(Phys.org)—Tre team som arbetar oberoende har hittat ett nästan identiskt sätt att öka upplösningen hos kvantmagnetiska sensorer, möjliggör frekvensmätningar med mycket högre precision än tidigare tekniker. Två lag, en med ETH Zürich, den andra baserad på Ulm University i Tyskland, har publicerat sina resultat i tidskriften Vetenskap . Det tredje teamet som arbetar på Harvard har ännu inte publicerat sina resultat, även om de har laddat upp en kopia av sitt papper till arXiv förtrycksserver. Andrew Jordan med University of Rochester i USA har publicerat ett Perspective-stycke i samma Vetenskap fråga som beskriver teamens arbete och noterar "multipel oberoende upptäckt, " vilket är intressant i och för sig.

Kvantavkänning har blivit ett viktigt verktyg för fysiker – den mäter frekvenser i en mängd olika tillämpningar. Men som har noterats, eftersom det måste interagera med miljön, nedbrytning sker. I denna nya insats, alla tre teamen hittade samma sätt att öka noggrannheten för sådan avkänning med en klassisk klocka.

Förbättringen innebar att mäta en kvant-qubit genom att studera defekter i kvävevakanser (NVs) i en diamant - sådana vakanser har en magnetisk fjäder, vilket gör dem känsliga för ett magnetfält. I denna nya insats, forskarna från de tre teamen isolerade NV:erna, så att de kan mäta och manipulera dem. De identifierade ett sätt att förbättra NV:s svar på ett magnetfält, leder till att alla tre teamen förbättrar sina resultat genom att göra upprepade mätningar vid olika tidpunkter samtidigt som de håller reda på hur mycket tid som gått – med tillstånd av en extern klocka för att hålla mätningarna synkroniserade. Detta gjorde det möjligt att samla in mer frekvensinformation och därmed förbättra noggrannheten. Forskarna rapporterar förbättringar på nio storleksordningar jämfört med tidigare metoder.

Teamet i Tyskland tog sitt arbete vidare genom att använda sin mätteknik för att utföra NMR-spektroskopi på ett litet prov av polybuten och upptäckte ett problem - molekylerna diffunderade förbi NV-centra, förhindra förbättrad upplösning. Men som det visade sig, Harvard-teamet kom på en lösning på samma problem – att få tekniken att fungera på grupper av NV-center i samma diamant.

© 2017 Phys.org