Científicos de la Universidad de Tsukuba demostraron cómo se puede utilizar la espectroscopia ultrarrápida para mejorar la resolución temporal de los sensores cuánticos. Al medir la orientación de espines coherentes dentro de una red de diamantes, demostraron que los campos magnéticos se pueden medir incluso en tiempos muy cortos. Este trabajo puede permitir el avance del campo de las mediciones de ultra alta precisión conocidas como metrología cuántica, así como las computadoras cuánticas "espintrónicas" que funcionan en función de los espines de los electrones.

La detección cuántica ofrece la posibilidad de monitorear con extrema precisión la temperatura, así como los campos magnéticos y eléctricos, con una resolución nanométrica. Al observar cómo estas propiedades afectan las diferencias de nivel de energía dentro de una molécula de detección, pueden ser viables nuevas vías en el campo de la nanotecnología y la computación cuántica. Sin embargo, la resolución temporal de los métodos convencionales de detección cuántica se ha limitado previamente al rango de microsegundos debido a la vida útil limitada de la luminiscencia. Se necesita un nuevo enfoque para ayudar a refinar la detección cuántica.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Tsukuba desarrolló un nuevo método para implementar mediciones de campo magnético en un conocido sistema de detección cuántica. Los centros de vacantes de nitrógeno (NV) son defectos específicos en los diamantes en los que dos átomos de carbono adyacentes han sido reemplazados por un átomo de nitrógeno y una vacante. El estado de espín de un electrón adicional en este sitio puede leerse o manipularse coherentemente mediante pulsos de luz.

"Por ejemplo, el estado de giro NV con carga negativa se puede utilizar como un magnetómetro cuántico con un sistema de lectura completamente óptico, incluso a temperatura ambiente", dice el primer autor Ryosuke Sakurai. El equipo utilizó un efecto "Algodón-Mouton inverso" para probar su método. El efecto Cotton-Mouton normal ocurre cuando un campo magnético transversal crea birrefringencia, que puede cambiar la luz polarizada linealmente a tener una polarización elíptica. En este experimento, los científicos hicieron lo contrario y usaron luz de diferentes polarizaciones para crear pequeños campos magnéticos locales controlados.

"Con la detección cuántica optomagnética no lineal, será posible medir campos magnéticos locales, o corrientes de espín, en materiales avanzados con alta resolución espacial y temporal", dijo el autor principal Muneaki Hase y su colega Toshu An en el Instituto Avanzado de Ciencias de Japón. y Tecnología, digamos. El equipo espera que este trabajo ayude a habilitar computadoras espintrónicas cuánticas que son estados de espín sensibles, no solo carga eléctrica como con las computadoras actuales. La investigación, que aparece en APL Photonics , también puede permitir nuevos experimentos para observar cambios dinámicos en los campos magnéticos o posiblemente incluso giros individuales en condiciones reales de funcionamiento del dispositivo. + Explora más

Las corrientes a nanoescala mejoran la comprensión de los fenómenos cuánticos