興味深い研究では、一般的なスーパーマーケットのブドウからの洞察により、研究者は量子センサーの性能を向上させることができました。
この研究により、ブドウのペアがマイクロ波の局所的な磁場ホットスポットを生成し、コンパクトでコスト効率の高い量子センサーの開発に役立つことが明らかになりました。
シドニーでのマッコーリー大学チームの研究は、電子レンジ内でブドウがプラズマ、つまり輝く荷電粒子を生成する様子を映したバイラルビデオを基にしている。
マッコーリー大学の量子物理学博士課程候補者で筆頭著者のアリ・ファワズ氏は、「これまでの研究ではプラズマ効果を引き起こす電場について調べていたが、ブドウのペアが量子センシングの応用にとって重要な磁場も強化できることを示した」と述べた。声明で。
磁場の強化
ブドウは健康上の利点が数多くある人気の果物です。 1994 年に電子レンジ内で 2 つのブドウ片の間で火花が初めて観察されて以来、火花は興味深い物理学問題を研究する鍵となってきました。
研究によると、ブドウのペア、または同様の水ベースの構造がマイクロ波共振器として機能し、その形状と高い誘電率により電場を閉じ込めることが示されています。ブドウ内の金属イオンからプラズマが形成されるときに火花が発生します。研究チームによると、この現象は、強力なマイクロ波場の強化を必要とする技術的応用の探求にインスピレーションを与えたという。
衛星、メーザー、量子システムなどの技術で使用されるマイクロ波共振器は、フィールドを狭い領域に限定します。量子アプリケーションでは、磁場を介してスピン量子ビットのようなシステムを駆動します。
新しい研究では、ブドウのペアが磁場を強化してナノダイヤモンドの窒素空孔中心スピンを効率的に駆動し、コンパクトな量子技術を可能にする可能性がある。マッコーリーのチームは、以前の研究が電場に集中していたのに対し、量子応用にとって重要な磁場の効果に注目しました。
量子センサーとして機能する原子スケールの欠陥である窒素空孔中心を備えた特殊なナノダイヤモンドがチームによって使用されました。これらの傷は、ダイヤモンドに色を与える数多くの傷の 1 つですが、磁場を感知して小さな磁石のように作用する能力を持っています。
「純粋なダイヤモンドは無色ですが、特定の原子が炭素原子と置き換わると、光学的性質を持ついわゆる「欠陥」中心を形成することがあります。この研究で使用したナノダイヤモンドの窒素空孔中心は、量子センシングに使用できる小さな磁石のように機能します」とマッコーリー大学の量子技術講師で研究共著者のサラス・ラマン・ネア氏は声明で述べた。
ブドウはセンサーを強化します
研究チームは、この研究において、細いガラス繊維の端に、独自の原子を持つダイヤモンドである量子センサーを2つのブドウの間に配置したことに注目している。これらの原子は、ファイバーを通して緑色のレーザー光を照射すると、赤く光る可能性があります。赤い輝きの輝きは、ブドウを取り囲むマイクロ波フィールドの強度を示していました。
研究者らは、マイクロ波の設定にブドウを加えると磁場の強さが2倍になることを実証しました。この発見は、代替のマイクロ波共振器設計を探索する道を開き、より小型でより効率的な量子センシングデバイスを可能にする可能性があります。
研究チームによると、ブドウのサイズと形状が重要で、実験ではマイクロ波エネルギーをダイヤモンド量子センサーの正しい周波数に集中させるために長さ約27ミリメートルのブドウを使用した。
従来、量子センシングにはサファイアが使用されてきましたが、研究チームは水の方が優れた性能を発揮できるのではないかと仮説を立てました。ブドウは薄い皮の中にほとんど水分が含まれているため、この革新的なアプローチをテストするための理想的なモデルとなりました。
