Purduedəki fiziklər dünyanın ən kiçik diskotekası təşkil edirlər. Diskoteka topunun özü flüoresan nano almazdır, onu inanılmaz dərəcədə yüksək sürətlə qaldırıb fırladılar. Floresan almaz fırlanan zaman çoxrəngli işıqları müxtəlif istiqamətlərə yayır və səpələyir. Partiya, sürətli fırlanmanın öz sistemlərindəki spin qubitlərinə təsirlərini öyrəndikcə davam edir və Berry fazasını müşahidə edə bilir.

Purdue Universitetinin Fizika və Astronomiya və Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi professoru Tongcang Li-nin rəhbərlik etdiyi komanda öz nəticələrini Nature Communications -da dərc etdi . Nəşrin rəyçiləri bu işi “fırlanan kvant sistemləri və levitodinamikanın tədqiqi üçün mübahisəsiz bir təməlqoyma anı” və “levitasiya edilmiş optomexanika icması üçün yeni bir mərhələ” kimi təsvir etdilər.

“Boş bir məkanda və ya vakuumda üzən kiçik brilyantları təsəvvür edin. Bu almazların içərisində elm adamlarının dəqiq ölçmələr etmək və kvant mexanikası ilə cazibə qüvvəsi arasındakı sirli əlaqəni araşdırmaq üçün istifadə edə biləcəyi spin kubitləri var ” deyə izah edir. Purdue Kvant Elmi və Mühəndislik İnstitutu.

“Keçmişdə bu üzən brilyantlarla aparılan təcrübələr onların vakuumda itməsinin qarşısını almaqda və spin qubitlərini oxumaqda çətinlik çəkirdi. Bununla belə, biz işimizdə xüsusi ion tələsindən istifadə edərək almazı yüksək vakuumda uğurla havaya qaldırdıq. İlk dəfə olaraq. , yüksək vakuumda qaldırılmış almazın içərisində fırlanan qubitlərin davranışını müşahidə edə və idarə edə bildik.”

Komanda almazları inanılmaz sürətlə fırladıb – dəqiqədə 1,2 milyard dəfəyə qədər! Bununla onlar fırlanmanın Berry fazası kimi tanınan unikal şəkildə spin kubitlərinə necə təsir etdiyini müşahidə edə bildilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723662119&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-physicists-world-smallest-disco-party.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy4xMDAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl1dLDBd&dt=1723660544497&bpp=1&bdt=327&idt=241&shv=r20240812&mjsv=m202408070101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723661909%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723661909%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7012299383501&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2028&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C44795921%2C95334527%2C95334829%2C95337869%2C31084187%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=895181234936958&tmod=1526461742&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2F12h%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

“Bu sıçrayış bizə kvant fizikasının füsunkar dünyasını daha yaxşı anlamağa və öyrənməyə kömək edir” dedi.

Orta diametri təqribən 750 nm olan flüoresan nanoalmazlar yüksək təzyiq, yüksək temperatur sintezi yolu ilə istehsal edilib. Bu almazlar yüksək enerjili elektronlarla şüalandırılaraq elektron spin qubitlərini saxlayan azot-vakansiya rəng mərkəzləri yaratdılar.

Yaşıl lazerlə işıqlandırıldıqda, elektron spin vəziyyətlərini oxumaq üçün istifadə edilən qırmızı işıq yaydılar. Fırlanmaya nəzarət etmək üçün qaldırılmış nanoalmazda əlavə bir infraqırmızı lazer işıqlandırıldı. Diskotop kimi, nano almaz fırlandıqca səpələnmiş infraqırmızı işığın istiqaməti dəyişərək nano almazın fırlanma məlumatını daşıyırdı.

Bu məqalənin müəllifləri əsasən Purdue Universitetindən idi və Li-nin tədqiqat qrupunun üzvləridir: Yuanbin Jin (postdoc), Kunhong Shen (Ph.D.), Xingyu Gao (Ph.D.) və Peng Ju (son Ph.D.). D. məzun). Li, Jin, Shen və Ju layihəni düşünüb dizayn etdilər və Jin və Shen quraşdırma qurdular.

Cin daha sonra ölçmə və hesablamalar apardı və komanda nəticələri kollektiv şəkildə müzakirə etdi. İki qeyri-Purdue müəllifi Sandia Milli Laboratoriyalarının texniki heyətinin əsas üzvü Alejandro Grine və Sent-Luisdəki Vaşinqton Universitetinin dosenti Chong Zu-dur. Linin komandası təcrübənin və əlyazmanın təkmilləşdirilməsi üçün təkliflər verən Grine və Zu ilə təcrübə nəticələrini müzakirə etdi.

“İnteqrasiya edilmiş səth ion tələmizin dizaynı üçün” Jin izah edir. “Biz 3D simulyasiyaları həyata keçirmək üçün COMSOL Multiphysics adlı kommersiya proqramından istifadə etdik. Dizaynı optimallaşdırmaq üçün müxtəlif parametrlərdən istifadə edərək tutma mövqeyini və mikrodalğalı keçiriciliyi hesablayırıq. Biz qaldırılmış almazın hərəkətini rahat idarə etmək üçün əlavə elektrodlar əlavə etdik. Və istehsal üçün, səth ion tələsinin elektrodlarını yaratmaq üçün 300 nm qalınlığında qızıl təbəqə fotolitoqrafiyadan istifadə edərək sapfir vafli üzərində hazırlanır.

Beləliklə, brilyantlar hansı istiqamətdə fırlanır və onlar sürət və ya istiqamətdə manipulyasiya edilə bilərmi? Shen deyir ki, bəli, onlar fırlanma istiqamətini və levitasiyanı tənzimləyə bilərlər.

“Biz fırlanma istiqamətini dəyişdirmək üçün sürücülük gərginliyini tənzimləyə bilərik” deyə izah edir. “Yaldırılmış almaz, hərəkət siqnalımızdan asılı olaraq, sxemdə göstərilən z oxunun (ion tələsinin səthinə perpendikulyar olan) ətrafında fırlana bilər. Sürət siqnalımızdan asılı olaraq saat əqrəbi və ya əksinə. almaz iplik topu kimi hərtərəfli fırlanacaq.”

Dəqiq ölçmələr və kvant mexanikasının həddi və cazibə qüvvəsinin kvant təbiətini sınamaq üçün böyük kvant superpozisiyaları yaratmaq üçün daxili spin kubitləri olan levitasiya edilmiş nano almazlar təklif edilmişdir.

“Ümumi nisbilik və kvant mexanikası 20-ci əsrin ən mühüm elmi nailiyyətlərindən ikisidir. Bununla belə, biz hələ də cazibə qüvvəsinin necə kvantlaşdırıla biləcəyini bilmirik” deyir Li. “Kvant cazibəsini eksperimental olaraq öyrənmək qabiliyyətinə nail olmaq böyük bir irəliləyiş olardı. Bundan əlavə, daxil edilmiş spin qubitləri ilə fırlanan brilyantlar mexaniki hərəkət və kvant spinləri arasındakı əlaqəni öyrənmək üçün platforma təmin edir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2053027255&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723662144&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-physicists-world-smallest-disco-party.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy4xMDAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyNy4wLjY1MzMuMTAwIl1dLDBd&dt=1723660544498&bpp=1&bdt=327&idt=292&shv=r20240812&mjsv=m202408070101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723661909%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1723661909%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=7012299383501&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4283&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=1550&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C44795921%2C95334527%2C95334829%2C95337869%2C31084187%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGslUNvebGXEQVldlA8_R4G6rFZspNJUk6Q1wHbZYMcLyaRF1HMbgVBcuSvSmIYCTP7G9FhUQH7Wf8JqQNNr2T5AwzngQkfXMiN2oAfNEx1p2fh0Jkg&pvsid=895181234936958&tmod=1526461742&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2F12h%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=M

Bu kəşf sənaye tətbiqlərində dalğalı təsir göstərə bilər. Li deyir ki, vakuumda qaldırılan mikro və nanoölçülü hissəciklər əla akselerometrlər və elektrik sahəsi sensorları kimi xidmət edə bilər. Məsələn, ABŞ Hərbi Hava Qüvvələrinin Tədqiqat Laboratoriyası (AFRL) naviqasiya və kommunikasiyada kritik problemlərin həlli üçün optik-levitasiya edilmiş nanohissəciklərdən istifadə edir .

Li deyir: “Purdue Universitetində levitasiya edilmiş optomexanika sahəsində tədqiqatlarımız üçün ən müasir imkanlarımız var”. “Bizim bu təhsil sahəsinə həsr olunmuş iki xüsusi, evdə qurulmuş sistemimiz var. Bundan əlavə, birk Nanotexnologiya Mərkəzindəki ortaq qurğulara çıxışımız var ki, bu da kampusda inteqrasiya olunmuş səth ion tələsini hazırlamağa və xarakterizə etməyə imkan verir. Biz həmçinin şanslıyam ki, qabaqcıl tədqiqatlar apara bilən istedadlı tələbələr və postdoksiyalar var, bundan əlavə, mənim qrupum on ildir ki, bu sahədə işləyir və bizim geniş təcrübəmiz bizə sürətli irəliləyiş əldə etməyə imkan verib.

Daha çox məlumat: Yuanbin Jin və digərləri, Kvant nəzarəti və yüksək vakuumda fırlanan levitasiya edilmiş almazlarda elektron spinlərinin Berry mərhələsi, Təbiət Əlaqələri (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49175-3

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Purdue Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir