(Phys.org) —Uma equipe de pesquisadores com membros da Holanda, Austrália, e o Reino Unido desenvolveu uma nova maneira de construir um sensor magnético extremamente sensível. Como eles descrevem em seu artigo publicado na revista Nature Nanotechnology , seus sensores são baseados em detecção com um único spin de elétron usando medições adaptativas em tempo real.

O trabalho da equipe marca o desenvolvimento do primeiro sensor quântico baseado no spin de um único elétron, que neste caso, foi preso em um centro de vacância de nitrogênio de diamante. É tão sensível que pode medir a força de um campo magnético até os limites do descrito pela física quântica.

O problema de tentar usar o spin de um elétron como sensor, claro, é que deve ser medido, o que faz com que o estado quântico seja afetado. Para contornar esse problema, os pesquisadores usaram um defeito de tamanho atômico em diamante mantido em um ambiente extremamente frio - o spin em seu defeito (vacância de nitrogênio) não é muito sensível ao ruído ambiental porque não tem spin nuclear líquido. O sensor funciona fazendo várias medições à medida que o elétron é exposto ao campo magnético, no defeito de rotação, usando configurações ideais com base em medições anteriores e, em seguida, ajustando aquelas que vêm depois de usar estatísticas Bayesianas - é baseado em interações de Zeeman, as pesquisas explicam - que é o que acontece quando um elétron se move para um campo magnético. As medições reais são feitas submetendo o spin à radiação de microondas, em seguida, excitando-o com um laser e medindo os sinais fluorescentes que são produzidos. Os dados são então processados ​​(em um microprocessador de prateleira que eles programaram para seus propósitos) e os resultados são usados ​​para definir as configurações para a próxima medição, e assim por diante.

O resultado é um sensor 100 vezes mais preciso do que os sensores anteriores, embora a equipe reconheça que, para torná-lo útil, eles terão que encontrar uma maneira de torná-lo utilizável em temperatura ambiente. Se eles podem fazer isso, o sensor pode ser usado para imaginar a composição de moléculas individuais, ou talvez como um método para armazenar qubits em um computador quântico.

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