(Phys.org)—Drie teams die onafhankelijk van elkaar werken, hebben een bijna identieke manier gevonden om de resolutie van kwantummagnetische sensoren te verhogen, waardoor frequentiemetingen met veel hogere precisie mogelijk zijn dan eerdere technieken. Twee teams, een met ETH Zürich, de andere gevestigd aan de Universiteit van Ulm in Duitsland, hebben hun resultaten in het tijdschrift gepubliceerd Wetenschap . Het derde team dat aan Harvard werkt, moet hun resultaten nog publiceren. hoewel ze een kopie van hun papier hebben geüpload naar de arXiv preprint-server. Andrew Jordan van de Universiteit van Rochester in de VS heeft een Perspective-stuk gepubliceerd in hetzelfde Wetenschap uitgave waarin het werk van de teams wordt geschetst en wijst op de "meerdere onafhankelijke ontdekkingen, " wat op zich al interessant is.

Kwantumdetectie is een essentieel hulpmiddel geworden voor natuurkundigen - het meet frequenties in een breed scala aan toepassingen. Maar zoals opgemerkt, omdat het moet interageren met de omgeving, degradatie optreedt. In deze nieuwe poging alle drie de teams hebben dezelfde manier gevonden om de nauwkeurigheid van dergelijke waarnemingen te vergroten met behulp van een klassieke klok.

De verbetering omvatte het meten van een kwantumqubit door defecten in stikstofvacatures (NV's) in een diamant te bestuderen - dergelijke vacatures hebben een magnetische veer, waardoor ze gevoelig zijn voor een magnetisch veld. In deze nieuwe poging de onderzoekers van de drie teams isoleerden de NV's, zodat ze ze kunnen meten en manipuleren. Ze identificeerden een middel om de respons van de NV op een magnetisch veld te verbeteren, alle drie de teams leiden om hun resultaten te verbeteren door herhaalde metingen op verschillende tijdstippen uit te voeren, terwijl ze bijhielden hoeveel tijd er was verstreken - met dank aan een externe klok om de metingen gesynchroniseerd te houden. Hierdoor kon meer frequentie-informatie worden verzameld en daarmee de nauwkeurigheid worden verbeterd. De onderzoekers rapporteren verbeteringen van negen ordes van grootte ten opzichte van eerdere methoden.

Het team in Duitsland ging verder met hun werk door hun meettechniek te gebruiken om NMR-spectroscopie uit te voeren op een klein stukje polybuteen en ontdekte een probleem:de moleculen verspreidden zich langs de NV-centra, betere resolutie te voorkomen. Maar zoals later bleek, het Harvard-team kwam met een oplossing voor hetzelfde probleem:de techniek laten werken op groepen NV-centra in dezelfde diamant.

© 2017 Fys.org