Крошечный дефект в кристалле алмаза — словно чуткий микрофон, улавливающий малейшие магнитные поля. Так работают датчики на основе азот-вакансионных центров (это когда атом азота и соседняя пустота образуют квантовую систему). Чтобы слышать шёпот отдельных молекул, датчик размещают у самой поверхности. Но там его «микрофон» постоянно забивают помехи, и главным подозреваемым считались прилипшие к поверхности молекулы — как пыль на объективе.
Группа исследователей решила проверить это предположение радикально: они поместили алмаз в сверхглубокий вакуум, где поверхность остаётся идеально чистой, без единой посторонней частицы. Казалось бы, помехи должны исчезнуть. Но всё вышло наоборот. Время стабильной работы датчика (время когерентности, измеренное методом эха Хана) сократилось примерно в четыре раза. Тишина не помогла — она только усилила шум.
Чтобы разобраться в природе шума, физики применили изящный приём: сравнили поведение датчика в двух режимах — чувствительном только к магнитным полям и чувствительном к обоим типам помех. Оказалось, что в вакууме усиливаются и электрические, и магнитные шумы, причём на низких частотах. А на высоких частотах (около ста мегагерц) электрические помехи, наоборот, ослабли — это показали отдельные измерения времени релаксации. Значит, удаление поверхностного слоя не просто убирает один источник шума, а полностью перекраивает весь шумовой ландшафт.
Это открытие напоминает: в наномире чистота не всегда благо. Иногда именно «грязь» помогает успокоить бурю электрических полей. Теперь, зная это, инженеры смогут не бороться с поверхностью вслепую, а управлять её шумами — например, создавая искусственные покрытия, которые имитируют полезное действие обычной пыли.
В сверхглубоком вакууме поверхность алмаза может оставаться идеально чистой месяцами — это дольше, чем хранятся многие продукты в холодильнике.