Des scientifiques de l'Université de Tsukuba ont démontré comment la spectroscopie ultrarapide peut être utilisée pour améliorer la résolution temporelle des capteurs quantiques. En mesurant l'orientation des spins cohérents à l'intérieur d'un réseau de diamants, ils ont montré que les champs magnétiques peuvent être mesurés même sur des temps très courts. Ces travaux pourraient permettre de faire progresser le domaine des mesures de très haute précision connues sous le nom de métrologie quantique, ainsi que les ordinateurs quantiques "spintroniques" qui fonctionnent sur la base des spins électroniques.

La détection quantique offre la possibilité d'une surveillance extrêmement précise de la température, ainsi que des champs magnétiques et électriques, avec une résolution nanométrique. En observant comment ces propriétés affectent les différences de niveau d'énergie au sein d'une molécule de détection, de nouvelles avenues dans le domaine de la nanotechnologie et de l'informatique quantique pourraient devenir viables. Cependant, la résolution temporelle des méthodes de détection quantiques conventionnelles était auparavant limitée à la plage des microsecondes en raison des durées de vie de luminescence limitées. Une nouvelle approche est nécessaire pour aider à affiner la détection quantique.

Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Tsukuba a développé une nouvelle méthode pour mettre en œuvre des mesures de champ magnétique dans un système de détection quantique bien connu. Les centres de lacune d'azote (NV) sont des défauts spécifiques des diamants dans lesquels deux atomes de carbone adjacents ont été remplacés par un atome d'azote et une lacune. L'état de spin d'un électron supplémentaire sur ce site peut être lu ou manipulé de manière cohérente à l'aide d'impulsions lumineuses.

"Par exemple, l'état de spin NV chargé négativement peut être utilisé comme magnétomètre quantique avec un système de lecture tout optique, même à température ambiante", explique le premier auteur Ryosuke Sakurai. L'équipe a utilisé un effet "Coton-Mouton inverse" pour tester leur méthode. L'effet Cotton-Mouton normal se produit lorsqu'un champ magnétique transversal crée une biréfringence, qui peut transformer la lumière polarisée linéairement en une polarisation elliptique. Dans cette expérience, les scientifiques ont fait le contraire et ont utilisé de la lumière de différentes polarisations pour créer de minuscules champs magnétiques locaux contrôlés.

"Grâce à la détection quantique opto-magnétique non linéaire, il sera possible de mesurer des champs magnétiques locaux, ou courants de spin, dans des matériaux avancés avec une résolution spatiale et temporelle élevée", a déclaré l'auteur principal Muneaki Hase et son collègue Toshu An du Japan Advanced Institute of Science. et la technologie, par exemple. L'équipe espère que ce travail aidera à activer les ordinateurs spintroniques quantiques qui sont des états de spin sensibles, et pas seulement la charge électrique comme avec les ordinateurs actuels. La recherche, qui apparaît dans APL Photonics , peuvent également permettre à de nouvelles expériences d'observer des changements dynamiques dans les champs magnétiques ou peut-être même des spins uniques dans des conditions de fonctionnement réalistes de l'appareil. + Explorer plus loin

Les courants à l'échelle nanométrique améliorent la compréhension des phénomènes quantiques