குவாண்டம் உணரிகளை மேம்படுத்துதல்

குவாண்டம் உணரிகளின் தற்காலிகத் தீர்மானத்தை மேம்படுத்த அதிவேக நிறமாலைமானியை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதை சுகுபா பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள் நிரூபித்துள்ளனர். ஒரு படிக லட்டுக்குள் ஒத்திசைவான சுழல்களின் நோக்குநிலையை (அல்லது சுழல்) அளவிடுவதன் மூலம், காந்தப்புலங்களை மிகக் குறுகிய காலத்தில் எவ்வாறு அளவிட முடியும் என்பதைக் காட்டியது. குவாண்டம் மெட்ராலாஜிக்கல் எனப்படும் அதி-துல்லியமான அளவீடுகள் மற்றும் எலக்ட்ரான் சுழல்களின் அடிப்படையில் செயல்படும் சுழலியக்கவியல் குவாண்டம் கணினிகள் போன்றவற்றை மேம்படுத்த இந்த வேலை நம்மை அனுமதிக்கலாம்.

குவாண்டம் உணர்திறன் நானோமீட்டர் மட்டத்தில் வெப்பநிலை மற்றும் காந்த மற்றும் மின்சார புலங்களை மிகவும் துல்லியமாக கண்காணிப்பதற்கான திறனை வழங்குகிறது. இந்த வெவ்வேறு பண்புகள் ஒரு உணர்திறன் மூலக்கூறில் உள்ள ஆற்றல் மட்ட வேறுபாட்டை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதைக் கவனிப்பதன் மூலம், புல குவாண்டம் கணக்கீட்டில் புதிய வழிகளை நாம் உருவாக்க முடியும். இருப்பினும், வழக்கமான குவாண்டம் உணர்திறன் முறைகளின் நேரத் தீர்மானங்கள் அவற்றின் குறைந்த ஒளிர்வு ஆயுட்காலம் காரணமாக முன்பு மைக்ரோ செகண்ட் வரம்பிற்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டன. குவாண்டம் உணர்திறனை மேம்படுத்த ஒரு புதிய அணுகுமுறை தேவை.

இப்போது, ​​சுகுபா பல்கலைக்கழகத்தின் தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, நன்கு அறியப்பட்ட குவாண்டம் உணர்திறன் அமைப்பில் காந்தப்புல அளவீடுகளைச் செயல்படுத்துவதற்கான ஒரு புதிய முறையை உருவாக்கியுள்ளது. நைட்ரஜன்-காலி (NV-Nitrogen-vacancy) மையங்கள் என்பது வைரங்களில் உள்ள குறிப்பிட்ட குறைபாடுகள் ஆகும். இதில் இரண்டு அருகிலுள்ள கார்பன் அணுக்கள் நைட்ரஜன் அணு மற்றும் ஒரு காலியிடத்தால் மாற்றப்பட்டுள்ளன. இந்த தளத்தில், கூடுதல் துகள்களின் சுழல் நிலையை ஒளியின் துடிப்புகளைப் பயன்படுத்தி படிக்கலாம் அல்லது ஒத்திசைவாக கையாளலாம்.

“எடுத்துக்காட்டாக, எதிர்மறையாக மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட NV சுழல் நிலையை அறை வெப்பநிலையில் கூட, அனைத்து ஒளியியல் ரீட்அவுட் அமைப்புடன் குவாண்டம் காந்தமானியாகப் பயன்படுத்தலாம்” என்று முதல் எழுத்தாளர் ரியோசுகே சகுராய் கூறுகிறார். குழு அவர்களின் முறையைச் சோதிக்க “தலைகீழ் காட்டன்-மவுட்டன்” விளைவைப் பயன்படுத்தியது. சாதாரண காட்டன்-மவுட்டன் விளைவு ஒரு குறுக்கு காந்தப்புலம் இருமுகத்தை உருவாக்கும் போது ஏற்படுகிறது, இது நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியை நீள்வட்ட துருவமுனைப்பாக மாற்றும். இந்த சோதனையில், விஞ்ஞானிகள் இதற்கு நேர்மாறாகச் செய்தார்கள், மேலும் சிறிய கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உள்ளூர் காந்தப்புலங்களை உருவாக்க வெவ்வேறு துருவமுனைப்புகளின் ஒளியைப் பயன்படுத்தினர்.

“நேரியல் ஒளியியல்-காந்த குவாண்டம் உணர்திறன் மூலம், உள்ளூர் காந்தப்புலங்கள் அல்லது சுழல் மின்னோட்டங்களை, அதிக இடஞ்சார்ந்த மற்றும் தற்காலிக தெளிவுத்திறனுடன் மேம்பட்ட பொருட்களில் அளவிட முடியும்” என்று மூத்த எழுத்தாளர் முனேகி ஹசே மற்றும் தோஷு ஆன் ஜப்பான் தெரிவித்தனர். தற்போதைய கணினிகளைப் போல மின்னூட்டம் மட்டுமல்ல, உணர்திறன் சுழல் நிலைகளைக் கொண்ட குவாண்டம் சுழலியக்கவியல் கணினிகளை இயக்க இந்த வேலை உதவும் என்று குழு நம்புகிறது. APL ஃபோட்டானிக்ஸில் தோன்றும் ஆராய்ச்சி, காந்தப்புலங்களில் மாறும் மாற்றங்களைக் கண்டறிய புதிய சோதனைகளை செயல்படுத்தலாம் அல்லது யதார்த்தமான சாதனம்-இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் ஒற்றை சுழல் கூட இருக்கலாம்.

References:

• Ho, K. O., Shen, Y., Pang, Y. Y., Leung, W. K., Zhao, N., & Yang, S. (2022). Diamond quantum sensors: from physics to applications on condensed matter research. Functional Diamond, 1(1), 160-173.
• Balasubramanian, P., Osterkamp, C., Brinza, O., Rollo, M., Robert-Philip, I., Goldner, P., & Tallaire, A. (2022). Enhancement of the creation yield of NV ensembles in a chemically vapour deposited diamond. Carbon, 194, 282-289.
• Allert, R. D., Briegel, K. D., & Bucher, D. B. (2022). Advances in nano-and microscale NMR spectroscopy using diamond quantum sensors. arXiv preprint arXiv:2205.12178.
• Zaiser, S., Rendler, T., Jakobi, I., Wolf, T., Lee, S. Y., Wagner, S., & Wrachtrup, J. (2016). Enhancing quantum sensing sensitivity by a quantum memory. Nature communications, 7(1), 1-11.
• Wu, Y., Jelezko, F., Plenio, M. B., & Weil, T. (2016). Diamond quantum devices in biology. Angewandte Chemie International Edition, 55(23), 6586-6598.