(Phys.org) - Ett team av forskare med medlemmar från Nederländerna, Australien, och Storbritannien har utvecklat ett nytt sätt att bygga en extremt känslig magnetisk sensor. Som de beskriver i sin artikel publicerad i tidningen Naturnanoteknik , deras sensorer är baserade på avkänning med ett enda elektronspinn med hjälp av adaptiva mätningar i realtid.

Teamets arbete markerar utvecklingen av den första kvantsensorn som baseras på snurrningen av en enda elektron, som i detta fall, var fångad i ett diamant kväve-vakanscenter. Det är så känsligt att det kan mäta styrkan hos ett magnetfält till gränserna för det som beskrivs av kvantfysiken.

Problemet med att försöka använda elektronens snurr som en sensor, självklart, är att det måste mätas, vilket gör att kvanttillståndet påverkas. För att komma runt detta problem använde forskarna en atomstorleksdefekt i diamant som förvarades i en extremt kall miljö-snurrningen i dess defekt (kvävevakans) är inte särskilt känslig för miljöbuller eftersom den inte har någon nettokärnvridning. Sensorn fungerar genom att ta flera mätningar när elektronen exponeras för magnetfältet, på snurrfelet, använder optimala inställningar baserat på tidigare mätningar och sedan justerar de som kommer efter att ha använt Bayesian statistik - det är baserat på Zeeman -interaktioner, forskarna förklarar - vilket är vad som händer när en elektron rör sig in i ett magnetfält. De faktiska mätningarna görs genom att utsätta spinnet för mikrovågsstrålning, sedan spännande det med en laser och sedan mäta de fluorescerande signaler som produceras. Data behandlas sedan (på en mikroprocessor som de programmerade för sina ändamål) och resultaten används för att ställa in inställningarna för nästa mätning, och så vidare.

Resultatet är en sensor som är 100 gånger mer exakt än tidigare sensorer, även om teamet erkänner det för att göra det användbart, de måste hitta ett sätt att göra det användbart vid rumstemperatur. Om de kan göra det, sensorn kan tänkas användas för att avbilda sammansättningen av enskilda molekyler, eller kanske som en metod för att lagra qubits i en kvantdator.

© 2015 Phys.org