Dalam penelitian yang menarik, wawasan yang diperoleh dari buah anggur supermarket mengarahkan para peneliti untuk meningkatkan kinerja sensor kuantum.
Studi tersebut mengungkapkan bahwa pasangan anggur menghasilkan hotspot medan magnet lokal untuk gelombang mikro, membantu pengembangan sensor kuantum yang ringkas dan hemat biaya.
Pekerjaan tim di Macquarie University di Sydney didasarkan pada video viral tentang buah anggur yang memproduksi plasma, partikel bermuatan terang, dalam oven microwave.
“Sementara penelitian sebelumnya mengamati medan listrik yang menyebabkan efek plasma, kami menunjukkan bahwa pasangan anggur juga dapat meningkatkan medan magnet, yang sangat penting untuk aplikasi penginderaan kuantum,” kata Ali Fawaz, kandidat doktor fisika kuantum di Macquarie University dan memimpin pengarang. dalam sebuah pernyataan.
Peningkatan medan magnet
Anggur adalah buah populer dengan banyak manfaat kesehatan. Sejak percikan api pertama kali diamati antara dua potong buah anggur dalam oven microwave pada tahun 1994, percikan api telah menjadi kunci untuk mempelajari masalah fisika yang menarik.
Penelitian menunjukkan bahwa pasangan anggur, atau struktur serupa berbasis air, bertindak sebagai resonator gelombang mikro, memerangkap medan listrik karena bentuk dan permitivitasnya yang tinggi. Percikan api dihasilkan ketika plasma terbentuk dari ion logam dalam buah anggur. Menurut tim, fenomena ini telah mengilhami eksplorasi aplikasi teknis yang memerlukan peningkatan kuat pada bidang gelombang mikro.
Resonator gelombang mikro, yang digunakan dalam teknologi seperti satelit, maser, dan sistem kuantum, membatasi medan pada area kecil. Dalam aplikasi kuantum, mereka menggerakkan sistem seperti spin qubit melalui medan magnet.
Dalam penelitian baru ini, pasangan anggur meningkatkan medan magnet untuk secara efisien menggerakkan putaran pusat kekosongan nitrogen dalam nanodiamond, yang berpotensi memungkinkan teknologi kuantum kompak. Tim Macquarie meneliti efek medan magnet yang penting untuk aplikasi kuantum, sementara penelitian sebelumnya berfokus pada medan listrik.
Tim ini menggunakan berlian nano khusus dengan pusat kekosongan nitrogen (kelemahan skala atom yang berfungsi sebagai sensor kuantum). Cacat ini, yang merupakan salah satu dari banyak cacat yang memberi warna pada berlian, memiliki kemampuan mendeteksi medan magnet dan bertindak seperti magnet kecil.
“Berlian murni tidak berwarna, tetapi ketika atom tertentu menggantikan atom karbon, mereka dapat membentuk apa yang disebut pusat ‘cacat’ dengan sifat optik. Pusat kekosongan nitrogen dalam berlian nano yang kami gunakan dalam penelitian ini bertindak sebagai magnet kecil yang dapat kami gunakan untuk penginderaan kuantum,” kata Sarath Raman Nair, profesor teknologi kuantum di Universitas Macquarie dan salah satu penulis penelitian tersebut, dalam sebuah pernyataan.
Anggur meningkatkan sensor
Untuk penelitian ini, tim menunjukkan bahwa pada akhirnya akan terjadi tipis kaca serat, mereka menempatkan sensor kuantum mereka (berlian dengan atom unik) di antara dua buah anggur. Atom-atom ini dapat bersinar merah jika memancarkan sinar laser hijau melalui serat. Kilauan cahaya merah menunjukkan intensitas medan gelombang mikro yang mengelilingi buah anggur.
Para peneliti menunjukkan bahwa menambahkan anggur ke dalamnya gelombang mikro Konfigurasinya menggandakan kekuatan medan magnet. Temuan ini membuka jalan untuk mengeksplorasi desain resonator gelombang mikro alternatif, yang memungkinkan perangkat penginderaan kuantum lebih kecil dan lebih efisien.
Menurut tim, ukuran dan bentuk buah anggur sangat penting, dan percobaan ini mengandalkan buah anggur yang panjangnya sekitar 27 milimeter untuk memfokuskan energi gelombang mikro pada frekuensi yang tepat untuk sensor kuantum berlian.
Secara tradisional, safir digunakan dalam kuantum deteksi, namun tim berhipotesis bahwa air mungkin bekerja lebih baik. Buah anggur, yang sebagian besar tertutup air dengan kulitnya yang tipis, memberikan model ideal untuk menguji pendekatan inovatif ini.
“Air sebenarnya lebih baik daripada safir dalam mengkonsentrasikan energi gelombang mikro, namun air juga kurang stabil dan kehilangan lebih banyak energi dalam prosesnya. Itulah tantangan utama yang harus kita selesaikan,” kata Fawaz, dalam a penyataan.
Para peneliti kini mengeksplorasi material yang lebih andal yang memanfaatkan sifat unik air, dengan tujuan mengembangkan perangkat penginderaan yang efisien.
Detail peralatannya. penyelidikan diterbitkan di majalah tersebut Tinjauan Fisik Terapan.
