普渡大學(xué)的研究人員開發(fā)出正在申請專利的一維氮化硼納米管 (BNNT)，其中包含自旋量子比特或自旋缺陷。與掃描探針磁場顯微鏡中使用的傳統(tǒng)金剛石探針相比，BNNT 在高分辨率檢測離軸磁場方面更為靈敏。

李同倉是物理學(xué)和電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授，他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有光學(xué)活性自旋量子比特的 BNNT。他也是普渡大學(xué)量子科學(xué)與工程研究所的教師。該團(tuán)隊(duì)的成員包括高星宇、蘇穆克·維迪亞和薩克什·迪克希特，他們是普渡大學(xué)的研究生，也是《自然通訊》雜志上發(fā)表的一篇論文的合著者。

“BNNT 自旋量子比特對檢測離軸磁場的靈敏度比金剛石氮空位中心更高，金剛石氮空位中心主要對平行于其軸的磁場敏感，而不是垂直于軸的磁場，”李說。“BNNT 也比易碎的金剛石尖端更具成本效益，并且具有更高的彈性。”

BNNT 的應(yīng)用包括測量磁場變化并在原子水平上收集和分析數(shù)據(jù)的量子傳感技術(shù)。

高說： “它們還可以應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)和納米級 MRI 或磁共振成像。”

測試和開發(fā) BNNT 自旋量子比特

該系統(tǒng)在定制的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)上進(jìn)行了測試，包括用于控制納米管自旋量子比特的量子態(tài)的激光器、探測器和信號發(fā)生器。

“這些 BNNT 自旋量子比特對磁場敏感，并表現(xiàn)出光學(xué)檢測磁共振，”Vaidya 說道。“當(dāng)暴露于磁場時(shí)，BNNT 內(nèi)自旋量子比特的能級會(huì)發(fā)生改變，這可以用光來測量。”

在首次演示中，BNNT 的表現(xiàn)與鉆石尖端相當(dāng)。