Запутанные спины дают алмазам квантовое преимущество
Физики создали двумерные ансамбли запутанных спинов в алмазах, преодолевающие классические пределы чувствительности через квантовое сжатие
Короткое резюме
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре впервые создали двумерные ансамбли запутанных квантовых спинов в искусственных алмазах, что обеспечило измеримое квантовое преимущество в чувствительности. Используя дефекты типа азот-вакансия (NV-центры), команда смогла инженерно контролировать плотность и ориентацию спинов, создав сильно взаимодействующую систему для квантовых сенсоров нового поколения.
Ключевым достижением стало создание плотно упакованных двумерных слоёв NV-центров с ненулевыми дипольными взаимодействиями, что позволяет использовать коллективное квантовое поведение. Это обеспечивает два основных преимущества: квантовое сжатие, уменьшающее шум измерений ниже стандартного квантового предела, и усиление сигнала без увеличения шума. В отличие от газовых атомных сенсоров, твердотельная алмазная платформа легко интегрируется с изучаемыми системами.
Новая технология открывает возможности для высокоточных измерений в биологии (изучение белков), материаловедении (сверхпроводники, магнитные материалы) и медицине. Текущие исследования сосредоточены на создании регулярных решёток спинов для дальнейшего увеличения сжатия и усиления сигнала, что позволит реализовать практическое квантовое преимущество в реальных сенсорных приложениях.
Двумерные запутанные ансамбли
Впервые созданы плотно упакованные 2D-слои взаимодействующих спинов в алмазах с контролируемой геометрией
Преодоление квантового предела
Квантовое сжатие позволяет уменьшить шум измерений ниже стандартного квантового предела
Преимущество твердотельной платформы
Алмазные сенсоры легко интегрируются с изучаемыми системами в отличие от газовых атомных сенсоров
Практические применения
Технология открывает путь к высокоточным измерениям в биологии, материаловедении и медицине
Текст сгенерирован с использованием ИИ
