Un metodo elegante per il rilevamento di singoli spin mediante fotovoltaggio
Questo potrebbe portare a una progettazione molto più compatta dei sensori quantistici
I diamanti con alcuni difetti otticamente attivi possono essere utilizzati come sensori altamente sensibili o qubit per i computer quantistici, dove l'informazione quantistica è memorizzata nello stato di spin degli elettroni di questi centri di colore. Tuttavia, gli stati di spin devono essere letti otticamente, il che è spesso sperimentalmente complesso. Ora, un team dell'HZB ha sviluppato un metodo elegante che utilizza una tensione fotografica per rilevare gli stati di spin individuali e locali di questi difetti. Questo potrebbe portare a una progettazione molto più compatta dei sensori quantistici.
I difetti nei solidi sono spesso indesiderati, ma possono anche fornire nuove meravigliose opportunità, ad esempio nei diamanti: Qui si possono introdurre centri di azoto vacanti (centri NV) i cui stati di spin possono essere manipolati con le microonde. Le informazioni di un singolo spin possono quindi essere lette con la luce. Ciò rende i diamanti drogati con NV adatti non solo come sensori altamente sensibili, ma anche come qubit per computer quantistici.
Finora: rilevamento ottico
Tuttavia, per determinare lo stato di ogni singolo spin, è necessario misurare i fotoni emessi dal centro di colore (che trasporta lo spin). Poiché quando gli spin si invertono vengono emessi solo singoli fotoni, questo segnale è molto debole e richiede un complesso set-up sperimentale per la rilevazione.
Ora: la fototensione misurata da KPFM
Un team dell'HZB ha ora presentato un metodo innovativo per risolvere questo problema. L'idea era che questi centri di difetto non solo possedessero uno stato di spin, ma anche una carica elettrica", spiega il dottor Boris Naydenov. Per sondare queste cariche, hanno modificato una variante della microscopia a forza atomica nota come microscopia a forza di sonda Kelvin (KPFM): in questo processo, un laser eccita i centri NV, generando portatori di carica liberi che vengono catturati da stati superficiali e producono quindi una tensione misurabile intorno a un centro NV.
Catturare la dinamica degli spin
La fototensione dipende dallo stato di spin dell'elettrone del centro NV e quindi possiamo leggere lo spin individuale", spiega Sergei Trofimov, che ha effettuato le misure nell'ambito del suo progetto di dottorato. Inoltre, con il nuovo metodo è possibile catturare la dinamica degli spin manipolando coerentemente gli stati di spin con l'eccitazione a microonde.
Prospettive: minuscoli dispositivi basati sul diamante
Questo aprirebbe la strada allo sviluppo di dispositivi davvero minuscoli e compatti basati sul diamante, poiché tutto ciò che serve sono contatti adatti invece di complesse ottiche microscopiche e rivelatori a singolo fotone", afferma il Prof. Klaus Lips, capo del dipartimento Spins in Energy Conversion and Quantum Information Science. Il metodo di lettura appena sviluppato potrebbe essere utilizzato anche in altri sistemi di fisica dello stato solido in cui è stata osservata la risonanza di spin elettronico dei difetti di spin", stima Lips.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
Questi prodotti potrebbero interessarvi
SprayMaster inspex da LaVision
Ispezione della qualità del processo di spruzzatura con l'analisi digitale di spruzzi e particelle
Affidabile, automatizzato, digitale - misura la geometria del processo di spruzzatura in tempo reale
FireSting-PRO da PyroScience
Nuovo dispositivo di misura a fibra ottica: Misure precise anche nei volumi più piccoli
Misura di pH, ossigeno e temperatura anche in condizioni di sterilità
VEGAPULS | VEGABAR | VEGASWING da VEGA Grieshaber
Monitoraggio del livello di riempimento Cybersecure: ecco come funziona
Per saperne di più sull'esclusivo sensore per liquidi e solidi
