p O sensoriamento quântico está sendo usado para superar os processos modernos de sensoriamento, aplicando a mecânica quântica ao projeto e à engenharia. Esses processos otimizados ajudarão a superar os limites atuais em processos como estudar materiais magnéticos ou estudar amostras biológicas. Resumidamente, quantum é a próxima fronteira em tecnologia de detecção. p Recentemente, em 2019, defeitos de rotação conhecidos como qubits foram descobertos em materiais 2D (nitreto de boro hexagonal) que poderiam amplificar o campo de detecção quântica ultrafina. Esses cientistas encontraram um obstáculo em sua descoberta, que desencadeou uma corrida científica para resolver os problemas. Sua sensibilidade era limitada por seu baixo brilho e baixo contraste de seu sinal de ressonância magnética. Recentemente, duas semanas atrás, em 9 de agosto, 2021, Física da Natureza publicou um artigo intitulado "sensores quânticos ficam planos, "onde eles destacaram os benefícios e também delinearam as deficiências atuais deste novo e empolgante meio de detecção por meio de qubits em materiais 2D.

p Uma equipe de pesquisadores da Purdue assumiu o desafio de superar as deficiências do sinal qubit em seu trabalho para desenvolver sensores quânticos ultrafinos com materiais 2D. Sua publicação em Nano Letras foi publicado hoje, 2 de setembro, 2021, e eles resolveram alguns dos problemas críticos e produziram resultados muito melhores por meio de experimentação.

p O que eles fizeram de diferente? Dr. Tongcang Li, Professor Associado de Física e Astronomia e Engenharia Elétrica e de Computação, explica que o filme de ouro ajudou nessa descoberta.

p “No nosso trabalho, usamos um filme de ouro para aumentar o brilho dos qubits de spin em até 17 vezes, "Li diz." O filme de ouro suporta o plasmon de superfície que pode acelerar a emissão de fótons para que possamos coletar mais fótons e, portanto, mais sinais. Além disso, melhoramos o contraste de seu sinal de ressonância magnética por um fator de 10, otimizando o projeto de um guia de ondas de micro-ondas. Como resultado, melhoramos substancialmente a sensibilidade desses defeitos de spin para detectar o campo magnético, temperatura local, e pressão local. "

p Esta pesquisa foi conduzida inteiramente na Purdue University e foi colaborativa em vários departamentos. Todos os doze autores neste artigo são da Purdue University:Xingyu Gao, Boyang Jiang, Andres E. Llacsahuanga Allcca, Kunhong Shen, Mohammad A. Sadi, Abhishek B. Solanki, Peng Ju, Zhujing Xu, Pramey Upadhyaya, Yong P. Chen, Sunil A. Bhave, e Tongcang Li. O primeiro autor, Xingyu Gao, é um estudante de pós-graduação que trabalha no laboratório de Li.

p "Este documento documenta o resultado da colaboração entre o Prof. Sunil A. Bhave, Prof. Yong P. Chen, Prof. Pramey Upadhyaya, e meu grupo de pesquisa, "diz Li." A atmosfera colaborativa em Purdue é crucial para produzirmos esses resultados rapidamente. "

p Neste experimento, o grupo aplicou um laser verde e um microondas sobre esses qubits de spin em um material 2D. O material então emitirá fótons com cores diferentes (vermelho e infravermelho próximo) sob a iluminação de um laser verde. A taxa de emissão de fótons depende do campo magnético, temperatura, e pressão. Portanto, o brilho desses qubits de spin mudará quando o campo magnético, temperatura, ou mudanças de pressão. Assim, eles foram capazes de medir com precisão o campo magnético com alta sensibilidade.

p No futuro, o grupo planeja usar esses qubits de spin para estudar novos materiais. Eles também esperam melhorar ainda mais o sinal, de modo que um único qubit de spin em um material 2D possa ser usado para detecção quântica com sensibilidade e resolução sem precedentes.