Elektromagnetiline müra kujutab endast märkimisväärset sideprobleemi, mis sunnib traadita side operaatoreid selle ületamiseks palju tehnoloogiatesse investeerima. Vaatamata sellele, et see häirib, võib see müra uurides öelda palju asju. Mõõtes materjalis esinevat müra, saavad füüsikud teada selle koostist, temperatuuri, elektronide voolu ja üksteisega suhtlemist ning selle pöörlemist, et moodustada magneteid. Üldiselt on raske mõõta, kuidas müra ruumis või ajas muutub.
Teadlased at Princetoni ülikooli ja Wisconsini Ülikool-Madison on loonud meetodi materjali müra mõõtmiseks korrelatsioone uurides. Nad saavad seda teavet kasutada, et õppida tundma müra ruumilist struktuuri ja ajas muutuvat olemust. Meetod kasutab spetsiaalselt loodud teemante, millel on lämmastiku-vakantsuskeskused. See meetod, mis jälgib minutilisi kõikumisi magnetväljad, on märkimisväärne edasiminek võrreldes varasematega, mille keskmisteks näitajateks oli palju erinevaid näitu.
Kõrgelt kontrollitud teemantstruktuure nimetatakse lämmastiku vakantsikeskusteks (NV). Need NV-keskused on teemandi süsinikuaatomi võre modifikatsioonid, kui süsinikuaatom asendatakse lämmastikuaatomiga ja selle kõrval on keemilises struktuuris tühi ruum või vaba koht. NV-keskmetega teemant on üks väheseid instrumente, mis suudab salvestada muutusi magnetväljades sellisel skaalal ja kiirusel, mis on vajalik olulisteks uuringuteks. kvanttehnoloogia ja kondenseeritud aine füüsika.
Isegi kui üksainus NV-keskus võimaldas magnetvälju väga täpselt jälgida, said nad materjalis müra ruumilist korraldust analüüsida alles siis, kui teadlased leidsid, kuidas kasutada mitut NV-keskust.
Princetoni ülikooli elektri- ja arvutitehnika dotsent Nathalie de Leon ütles: "See avab ukse veidra kvantkäitumisega materjalide omaduste mõistmiseks, mida seni on analüüsitud ainult teoreetiliselt."
"See on põhimõtteliselt uus tehnika. Teoreetilisest vaatenurgast on selge, et seda oleks väga võimas teha. Publik, kes on minu arvates sellest tööst kõige rohkem põnevil, on kondenseeritud aine teoreetikud; Nüüd, kui on olemas kogu see nähtuste maailm, võivad nad olla võimelised iseloomustama teisiti.
Kvantspinni vedelik on üks selline nähtus, kus elektronid on pidevalt voos, erinevalt tahkis-stabiilsusest, mis iseloomustab tüüpilist magnetmaterjali, kui see jahutatakse teatud temperatuurini.
de Leon ütles: „Kvantpöörleva vedeliku puhul on väljakutseks see, et definitsiooni järgi pole staatilist magnetilist järjestust, nii et te ei saa lihtsalt magnetvälja kaardistada”, nagu teeksite teist tüüpi materjalidega. Siiani pole olnud võimalust neid kahepunktilisi magnetvälja korrelaatoreid otse mõõta ja inimesed on selle asemel püüdnud leida selle mõõtmise jaoks keerulisi puhverservereid.
Teadlased võivad määrata, kuidas elektronid ja nende spinnid materjali ruumis ja ajas voolavad, mõõtes teemantanduritega magnetvälju korraga mitmes kohas. Uudse tehnika loomiseks eksponeeris töörühm NV-keskmetega teemanti kalibreeritud laserimpulssidega ja märkas seejärel kahte NV-keskuse paarist lähtuvat footonite arvu piiki – elektronide pöörlemise näit igas keskuses samal hetkel.
Uuringu kaasautor Shimon Kolkowitz, Wisconsini-Madisoni ülikooli füüsika dotsent, ütles, „Üks neist kahest piigist on signaal, mida me rakendame, teine on kohalikust keskkonnast tulenev piisk ja vahet pole võimalik eristada. Kuid kui me vaatame korrelatsioone, siis üks korreleerub signaalist, mida me rakendame, ja teine mitte. Ja me saame seda mõõta, mida inimesed varem mõõta ei saanud.
Ajakirja viide:
- Jared Rovny, Zhiyang Yuan, Mattias Fitzpatrick jt. Nanoskaala kovariatsioonimagnetomeetria teemantkvantanduritega. teadus. DOI: 10.1126/science.ade9858
