(Phys.org)—Une équipe de chercheurs avec des membres des Pays-Bas, Australie, et le Royaume-Uni a développé une nouvelle façon de construire un capteur magnétique extrêmement sensible. Comme ils le décrivent dans leur article publié dans la revue Nature Nanotechnologie , leurs capteurs sont basés sur la détection avec un seul spin électronique en utilisant des mesures adaptatives en temps réel.

Les travaux de l'équipe marquent le développement du premier capteur quantique basé sur le spin d'un seul électron, qui dans ce cas, a été piégé dans un centre de vacance d'azote en diamant. Il est si sensible qu'il est capable de mesurer l'intensité d'un champ magnétique jusqu'aux limites de celle décrite par la physique quantique.

Le problème d'essayer d'utiliser le spin d'un électron comme capteur, bien sûr, c'est qu'il doit être mesuré, ce qui a pour effet d'affecter l'état quantique. Pour contourner ce problème, les chercheurs ont utilisé un défaut de taille atomique dans le diamant conservé dans un environnement extrêmement froid - le spin dans son défaut (lacune d'azote) n'est pas très sensible au bruit environnemental car il n'a pas de spin nucléaire net. Le capteur fonctionne en prenant plusieurs mesures lorsque l'électron est exposé au champ magnétique, sur le défaut d'essorage, en utilisant des paramètres optimaux basés sur des mesures antérieures, puis en ajustant ceux qui viennent après l'utilisation des statistiques bayésiennes - il est basé sur les interactions de Zeeman, les recherches expliquent ce qui se passe lorsqu'un électron entre dans un champ magnétique. Les mesures réelles sont prises en soumettant le spin à un rayonnement micro-ondes, puis l'exciter avec un laser puis mesurer les signaux fluorescents qui sont produits. Les données sont ensuite traitées (sur un microprocesseur standard qu'ils ont programmé à leurs fins) et les résultats sont utilisés pour définir les paramètres de la prochaine mesure, etc.

Le résultat est un capteur 100 fois plus précis que les capteurs précédents, bien que l'équipe reconnaisse que pour le rendre utile, ils devront trouver un moyen de le rendre utilisable à température ambiante. S'ils peuvent le faire, le capteur pourrait éventuellement être utilisé pour imager la composition de molécules individuelles, ou peut-être comme méthode de stockage des qubits dans un ordinateur quantique.

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