Científicos de la División de Física de la Universidad de Tsukuba utilizaron el efecto cuántico llamado "bloqueo de giro" para mejorar significativamente la resolución al realizar imágenes de radiofrecuencia de defectos de vacancia de nitrógeno en el diamante. Este trabajo puede conducir a resultados más rápidos y másanálisis de material preciso, así como un camino hacia las computadoras cuánticas prácticas.
Los centros de nitrógeno vacío NV se han estudiado durante mucho tiempo por su uso potencial en computadoras cuánticas. Un centro NV es un tipo de defecto en la red de un diamante, en el que dos átomos de carbono adyacentes han sido reemplazados por un átomo de nitrógeno yEsto deja un electrón desapareado, que puede detectarse mediante ondas de radiofrecuencia, porque su probabilidad de emitir un fotón depende de su estado de giro. Sin embargo, la resolución espacial de la detección de ondas de radio mediante técnicas convencionales de radiofrecuencia se ha mantenido menorque óptimo.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Tsukuba han llevado la resolución al límite mediante el empleo de una técnica llamada "bloqueo de espín". Los pulsos de microondas se utilizan para poner el espín del electrón en una superposición cuántica de arriba y abajo simultáneamente. Luego, unEl campo electromagnético impulsor hace que la dirección del giro precese alrededor, como una peonza que se tambalea. El resultado final es un giro electrónico que está protegido del ruido aleatorio pero fuertemente acoplado al equipo de detección. "El bloqueo del giro asegura una alta precisión y sensibilidad delimagen de campo electromagnético ", explica el primer autor, el profesor Shintaro Nomura. Debido a la alta densidad de centros NV en las muestras de diamantes utilizadas, la señal colectiva que producían podía captarse fácilmente con este método. Esto permitió la detección de colecciones de centros NV enescala micrométrica. "La resolución espacial que obtuvimos con imágenes de RF fue mucho mejor que con métodos similares existentes", continúa el profesor Nomura, "y fue limitada enly por la resolución del microscopio óptico que usamos ".
El enfoque demostrado en este proyecto puede aplicarse en una amplia variedad de áreas de aplicación, por ejemplo, la caracterización de moléculas polares, polímeros y proteínas, así como la caracterización de materiales. También podría usarse en aplicaciones médicas- por ejemplo, como una nueva forma de realizar magnetocardiografía.
Este trabajo fue financiado en parte por una subvención para la investigación científica Nos. JP18H04283, 291 JP18H01243, JP18K18726 y JP21H01009 de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia 292.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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