همسات الكم في الألماس ⚡ экспресс
طور الفيزيائيون طريقة فائقة الدقة لقراءة مجموعة من مراكز NV في الماس (وهي أجهزة استشعار كمومية واعدة). من خلال تثبيت اللف المغزلي النووي للبيئة المحيطة باستخدام مجال مغناطيسي قوي، وتطبيق قراءة متكررة بمساعدة النواة، تمكنوا من تقليل الضوضاء بمقدار 3.8 ديسيبل دون مستوى ضوضاء الإسقاط الحرارية، ولأول مرة سجلوا مباشرة التقلبات الكمومية الذاتية وترابطات اللف المغزلي. هذا يحول القراءة عند مستوى ضوضاء الإسقاط إلى أداة عملية لأجهزة الاستشعار الكمومية في الحالة الصلبة، مما يمهد الطريق لتحسين القياس الكمومي وضغط حالات اللف المغزلي.
لكل جسيم أولي دوران ذاتي يُسمى السبين. هذه القمم المغناطيسية الدوّارة الصغيرة تهتز باستمرار، مولدةً همساً خافتاً. لكن سماع هذا الهمس يُعيقه ضجيج الضوء المستخدم في الكواشف. لكن في الألماس الذي يحتوي على عيوب صناعية — مراكز NV المضيئة — وجد العلماء ثغرة. ذرات النيتروجين المجاورة للعيوب تعمل مثل 'مسجلات صوت' مستقرة: أنويتها تحفظ اهتزاز السبينات الإلكترونية، متجاهلةً الضجيج الضوئي.
سمحت القراءة المتكررة باستخدام التحليل الطيفي بتجميع الهمس المفيد وتقليل الضوضاء الإجمالية بمقدار 3,8 ديسيبل — مقتربةً من الحد الكمومي الأساسي. لأول مرة، ظهرت الارتباطات بين السبينات دون تشويه: كيف 'تتحدث' فيما بينها. وهذا يفتح عصر المستشعرات الكمومية ذات الحساسية غير المسبوقة. على سبيل المثال، استطاعت هذه العيوب فعلاً التقاط المجال المغناطيسي لجزيء بروتين واحد — والعمل داخل خلية حية. وفي المنظور المستقبلي — ضغط حالات السبين لإجراء قياسات أكثر دقة.
🎯 مراكز NV قادرة على التقاط المجال المغناطيسي لجزيء بروتين واحد — وتُجرى محاولات لاستخدامها كمستشعرات نانوية داخل الخلايا الحية.