Metode yang elegan untuk mendeteksi belokan individu menggunakan fotovoltage

Berlian dengan cacat aktif secara optik tertentu dapat digunakan sebagai sensor atau qubit yang sangat sensitif untuk komputer kuantum, di mana informasi kuantum disimpan dalam keadaan rotasi elektron dari pusat warna ini. Namun, status rotasi harus dibaca secara optik, yang sering kali kompleks secara eksperimental. Sekarang, tim HZB telah mengembangkan metode yang elegan menggunakan tegangan fotografi untuk mendeteksi keadaan putaran individu dan lokal dari cacat ini. Ini dapat menyebabkan desain sensor kuantum yang jauh lebih ringkas.

Padatan sering tidak diinginkan, tetapi mereka juga dapat memberikan peluang indah baru, misalnya, dalam berlian: di sini, Pusat kekosongan nitrogen (Pusat NV) dapat diperkenalkan yang status berputar Ini dapat dimanipulasi dengan microwave. Informasi belokan tunggal dapat dibaca menggunakan lampu. Ini membuat dopado dengan NV memadai tidak hanya sebagai sensor yang sangat sensitif, tetapi juga sebagai komputer kuantum.

Namun, untuk menentukan status masing -masing belokan, foton yang dipancarkan dari pusat warna (yang membawa belokan) harus diukur. Karena hanya foton individu yang dikeluarkan ketika belokan berputar, sinyal ini sangat lemah, yang mengarah ke konfigurasi eksperimental yang kompleks untuk deteksi.

Diterbitkan di dalam Komunikasi AlamTim HZB sekarang telah menyajikan metode baru untuk menyelesaikan masalah ini. “Idenya adalah bahwa pusat cacat seperti itu tidak hanya memiliki keadaan giliran, tetapi juga muatan listrik,” kata Dr. Boris Naydenov.

Untuk menyelidiki beban ini, mereka memodifikasi varian mikroskop gaya atom yang dikenal sebagai mikroskop gaya tabung Kelvin (KPFM): dalam proses ini, laser menggairahkan pusat NV, menghasilkan pembawa beban bebas yang ditangkap oleh keadaan permukaan dan, oleh karena itu, menghasilkan tegangan yang dapat diukur di sekitar pusat NV.

“Fotovoltage tergantung pada status rotasi elektron dari pusat NV, sehingga kita dapat membaca pergantian individu,” kata Sergei Tropimov, yang melakukan pengukuran sebagai bagian dari Ph.D. proyek. Selain itu, dengan metode baru, bahkan dimungkinkan untuk menangkap dinamika rotasi secara koheren memanipulasi keadaan putaran menggunakan kegembiraan gelombang mikro.

“Ini akan membuka jalan menuju pengembangan perangkat berlian yang sangat kecil dan kompak, karena semua yang dibutuhkan adalah kontak yang memadai alih -alih optik mikroskopis yang kompleks dan detektor foton individu,” kata Profesor Klaus Lips, kepala belokan di Departemen Konversi Energi dan informasi tentang informasi informasi kuantum.

“Metode membaca yang baru -baru ini dikembangkan juga dapat digunakan dalam sistem fisika solid state lainnya di mana resonansi elektron dari cacat rotasi telah diamati,” kata Lips.