[논문] 물리학자들이 새로운 양자 감지 플랫폼을 개척하다

양자 센서는 자기장에 반응하는 원자와 같은 가장 작은 환경 변화도 감지합니다. 이러한 센서는 아원자 입자의 고유한 동작을 “읽기” 때문에 더 넓은 환경에서 변화를 측정하고 감지하는 과학자의 능력을 획기적으로 향상시킵니다.

이러한 작은 변화를 모니터링하면 내비게이션 및 자연재해 예측 개선부터 더 스마트한 의료 영상 및 질병 바이오마커 감지, 중력파 감지, 안전한 데이터 공유를 위한 향상된 양자 통신에 이르기까지 광범위한 애플리케이션이 탄생합니다.

Georgia Tech 물리학자들은 이러한 노력을 돕기 위해 새로운 양자 감지 플랫폼을 개척하고 있습니다. 연구팀의 최신 공부하다“몇 층 두께의 스핀 결함에 의한 스핀파 여기 감지 육각형 질화붕소“에 출판되었습니다. 과학 발전 이번 주.

연구팀에는 물리학부 조교수 Chunhui (Rita) Du와 Hailong Wang(교신 저자), 동료 Georgia Tech 연구원 Jingcheng Zhou, Mengqi Huang, Faris Al-matouq, Jiu Chang, Dziga Djugba, Zhigang Jiang 교수 및 공동 작업자가 포함되어 있습니다. .

매우 민감한 플랫폼

새로운 연구에서는 빛을 흡수하고 방출하여 결정에 고유한 전자 특성을 부여하는 결정 내의 작은 결함(Du의 팀은 다이아몬드 및 기타 2D 층 재료 사용)인 색상 중심을 활용하여 양자 감지를 조사합니다.

팀은 이러한 색상 중심을 육방정계 질화붕소(hBN)라는 재료에 내장함으로써 차세대 변형 감지 장치를 개발하기 위한 새로운 리소스인 극도로 민감한 양자 센서를 만들기를 희망했습니다.

hBN은 빛으로 조작할 수 있는 결함(“광학 활성 스핀 큐비트”라고도 함)을 포함할 수 있기 때문에 양자 감지 및 컴퓨팅에 특히 매력적입니다.

hBN의 양자 스핀 결함은 자기적으로 매우 민감하므로 과학자들은 다른 기존 기술보다 더 자세히 “보거나” “감지”할 수 있습니다. 또한, hBN의 시트형 구조는 나노 장치와 같은 초민감 도구와 호환되므로 특히 흥미로운 조사 자원이 됩니다.

연구팀의 연구는 스핀파 감지에 중요한 돌파구를 마련했다고 Du는 말합니다. “이 연구에서는 이전 연구에서는 얻을 수 없었던 스핀 여기를 감지할 수 있었습니다.”

스핀파를 감지하는 것은 양자 감지의 기본 구성 요소입니다. 이러한 현상은 장거리로 이동할 수 있어 에너지 효율적인 정보 제어, 통신 및 처리에 이상적인 후보가 되기 때문입니다.

Du는 “처음으로 실제 환경에서 몇 층의 두꺼운 hBN을 사용하여 2차원 반데르발스 양자 감지를 실험적으로 시연했습니다.”라고 Du는 설명하며 정확한 양자 감지를 위해 이 물질이 갖는 잠재력을 강조했습니다. “추가 연구를 통해 원자 수준에서 전자기적 특징을 감지하는 것이 가능해질 수 있습니다. 컬러 센터 hBN의 얇은 층에서.”