Plodovi kvantnog napretka: Grožđe obećava napredak za kvantne senzore

Istraživači sa Univerziteta Mekvori u Sidneju pokazali su kako obično grožđe iz supermarketa može da popravi učinak kvantnih senzora, potencijalno vodeći ka efikasnijim kvantnim tehnologijama.

Studija je demonstrirala da parovi zrna grožđa mogu stvoriti jaka lokalizovana magnetna polja mikrotalasa za upotrebu u kvantnim senzorima. Ovaj nalaz bi mogao doprineti razvoju kompaktnijih i isplativijih kvantnih uređaja.

Preporučujemo

„Dok su ranije studije posmatrale električna polja koja izazivaju efekat plazme, mi smo pokazali da parovi zrna grožđa mogu unaprediti magnetna polja, bitna za kvantne senzore“, kažu istraživači.

Istraživanje je zasnovano na video-snimcima sa društvenih mreža koji prikazuju kako grožđe stvara plazmu – blještave lopte naelektrisanih čestica – u mikrotalasnim rernama.

Upotrebljeni su specijalizovani nanodijamanti sa azotnim vakancijama – defektima atomskih razmera koji funkcionišu kao kvantni senzori. Ovi defekti (jedan od mnogih defekata koji dijamantima daju boju) ponašaju se kao sićušni magneti i mogu detektovati magnetna polja.

Čisti dijamanti su bezbojni, ali kad neki atomi zamene atome ugljenika – mogu da formiraju takozvane defektne tačke sa optičkim svojstvima. Azotne vakancije u nanodijamantima funkcionišu kao sićušni magneti koje možemo upotrebiti kao kvantne senzore, kažu naučnici.

Kvantni senzor – dijamant sa specijalnim atomima – postavljen je na vrh staklenog vlakna između dva zrna grožđa. Šaljući zelenu lasersku svetlost kroz vlakno, istraživači su učinili da ti atomi sijaju crveno. Blještavost tog crvenog sjaja pokazivala je snagu mikrotalasnog polja oko grožđa. Tako je otkriveno da magnetno polje mikrotalasnog zračenja postaje duplo jače kad se doda grožđe.

„Ovi nalazi otključavaju uzbudljive mogućnosti za minijaturizaciju kvantne tehnologije, otvarajući novi put za istraživanje alternativnih šema mikrotalasnog rezonatora, potencijalno vodeći do kompaktnijih i efikasnijih kvantnih senzornih uređaja“, kaže profesor Tomas Volc, vođa grupe za kvantne materijale i aplikacije u Školi za matematičke i fizičke nauke.

Veličina i oblik grožđa pokazali su se kao bitni za uspeh eksperimenta – zrna dugačka otprilike 27 milimetara – radi koncentrisanja mikrotalasne energije na otprilike tačnu frekvenciju dijamantskog kvantnog senzora.

Uređaji za kvantno opažanje tradicionalno koriste safir za ovu svrhu. Međutim, naučnici sa Mekvorija su mislili da bi voda mogla imati još bolji učinak. Zbog toga je grožđe, uglavnom voda u tankoj opni, bilo savršeno za testiranje njihove teorije.

Voda je zapravo bolja od safira za koncentrisanje mikrotalasne energije, ali je takođe nestabilnija i gubi više energije u tom procesu. To je ključni izazov, kažu istraživači.

Gledajući dalje od grožđa, oni sad razvijaju pouzdanije materijale koji bi mogli iskoristiti jedinstvena svojstva vode, približavajući nas efikasnijim senzornim uređajima.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)