Решила сделать небольшой пост про квантовые датчики, а именно нововведение в них которое в разы повысит их точность
Не так давно появились квантовые датчики, обнаруживающие мельчайшие изменения магнитных или электрических полей. 🔬Но раньше эти датчики
были способны обнаруживать только несколько определенных частот этих полей, что ограничивало их полезность. Теперь исследователи из Массачусетского технологического института разработали метод, позволяющий таким датчикам обнаруживать любую произвольную частоту без потери их способности измерять характеристики нанометрового масштаба
Давайте разберемся более подробно:Квантовые датчики могут принимать разные формы, по сути, это системы, там некоторые частицы находятся в тонко сбалансированном состоянии,
на частицы влияют даже крошечные изменения в полях(на практике такое мешает очному измерению), которым они подвергаются. Они могут принимать форму нейтральных атомов, захваченных ионов и твердотельных спинов, и исследования с использованием таких датчиков быстро развиваются.
Например, физики используют их для изучения экзотических состояний материи, включая так называемые кристаллы времени и топологические фазы, в то время как другие исследователи используют их для характеристики практических устройств, таких как экспериментальная квантовая память или вычислительные устройства.
Нынешние квантовые датчики, достигли быстрого прогресса в производительности, но они
ограничены стандартными протоколами зондирования. 🫥Эти протоколы сильно ограничивают диапазон доступных частот до узкого окна вокруг резонансной частоты датчика или низкочастотным диапазоном ограниченным амплитудой управляющего поля.
Например, диапазон доступных частот для твердотельного азота спинов в алмазе из-за этого в настоящее ограничен резонансным окном около 2,87 ГГц с нулевым расщеплением поля.
Примечательно, что ансамбли NV еще пока не способны воспринимать промежуточные частоты (от 50 МГц до 2 ГГц) или сверхвысоких частот (выше нескольких ГГц) из-за трудностей, связанных с достижением больших статических полей и сильного возбуждения с требуемой однородностью даже для одиночных дефектов, при достижении желательна векторная магнитометрия на произвольной частоте.По факту стратегия новых датчиков в преодоление этого ограничения заключается в преобразовании желаемого сигнала в доступный диапазон частот существующих протоколов зондирования с помощью классических частотных смесителей.
Новая система,
вводит вторую частоту в детектор с помощью луча микроволн. Это преобразует частоту исследуемого поля в другую частоту — разницу между исходной частотой и частотой добавленного сигнала, которая настроена на конкретную частоту(к ней частоте детектор наиболее чувствителен). Этот простой процесс позволяет детектору ориентироваться на любую желаемую частоту без потери наноразмерного пространственного разрешения датчика.🧩
#news #electromagnetism #quantum_mechanics #qubit