用在中子实验和量子信息科学的先进钻石传感器

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校核物理团队参与橡树岭国家实验室中开展的nEDM实验，目的是测量中子的电偶极矩，以约束粒子物理学的理论。研究人员旨在为nEDM实验建造传感器，并探索其在量子信息科学中的潜在应用。氮空穴金刚石独特的量子特性使其成为量子传感和量子存储器的有希望的候选者。

物理学教授道格拉斯-贝克（Douglas Beck）获得了能源部的资助，以开发基于氮空穴金刚石的传感器，这种材料在低温下的量子特性使其对电场异常敏感。他的研究小组已经表明，这种材料可以测量强电场，该奖项将使研究人员能够构建用于nEDM实验的传感器。此外，该材料的量子特性使其成为量子信息科学的一个有希望的候选者。研究人员还将探索这些潜在的应用。

贝克解释说，化学上添加的氮空位（或NV）杂质使钻石具有不寻常的电场敏感性。这些杂质是带有一个额外的氮原子和一个空洞[或空位]的区域，而这些空位通常是在碳原子的位置。当材料被冷却到绝对零度以上不到20度时，这些杂质形成一个对电场有反应的量子系统。这是一个相当不寻常的特性，因为没有多少系统对电场有反应，这反而使得新一季的NV钻石排行榜变得特别。

该研究的另一个目标是探索在量子信息科学中使用NV钻石的建议。暗态的长寿命和对环境噪声的弹性使它成为一个有前途的量子传感和量子存储器的平台。许多这样的应用取决于将量子系统置于拥有海森堡原理所允许的最小不确定性的挤压状态，目前已经有几个关于在NV钻石中创造挤压态的建议，贝克的小组将调查其可行性。该研究小组的主要任务是确定nv钻石的形状，这些形状可以通过使用激光来改变，并且可以通过在钻石中添加一些特殊的材料来实现。

（编辑：银川站长网）

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