دانشمندان با جهشی کوانتومی، راهی برای دیدن دنیای اتمی با دقتی بیسابقه یافتهاند. تصور کنید بخواهید کوچکترین اجزای جهان را ببینید؛ نه فقط اتمها، بلکه ویژگیهای منحصربهفرد آنها مانند «اسپین» مغناطیسیشان را. این یک چالش عظیم در علم کوانتوم است که از توسعه مواد جدید گرفته تا تصویربرداری پیشرفته پزشکی، اهمیتی حیاتی دارد. سالهاست که دانشمندان از نقصهای کوچکی در الماس به نام مراکز نیتروژن-تهیجا (NV) به عنوان حسگرهای قدرتمند در مقیاس نانو استفاده میکنند. با این حال، دقت این حسگرها همیشه به دلیل «نویز» پسزمینه محیطی محدود بوده است؛ درست مانند تلاش برای شنیدن یک زمزمه در اتاقی شلوغ.
اکنون، یک مطالعه پیشگامانه راهحلی انقلابی ارائه میدهد: استفاده از درهمتنیدگی کوانتومی. محققان به جای استفاده از یک حسگر الماس، دو حسگر را در یک حالت درهمتنیده خاص به یکدیگر متصل کردهاند. این «کنش شبحوار از راه دور»، اصطلاحی که اینشتین به کار برد، یک ابرحسگر ایجاد میکند که قدرتی بسیار فراتر از مجموع اجزای خود دارد.
نتایج شگفتانگیز هستند. این روش جدید، حساسیت را ۳.۴ برابر و وضوح فضایی را ۱.۶ برابر در مقایسه با یک حسگر تنها افزایش میدهد، و تمام اینها در شرایط عادی و روزمره انجام میشود. این پروتکل به طرز هوشمندانهای حالت درهمتنیده را مهندسی میکند تا سیگنال اسپین هدف را از طریق تداخل کوانتومی تقویت کرده و همزمان نویز محیطی را خنثی سازد.
اما نوآوری به همین جا ختم نمیشود. این تکنیک همچنین میتواند رفتار دینامیک اسپینها را ردیابی کند و مستقیماً آنها را حین جابجایی تصادفی بین حالتهای مختلف مشاهده نماید. این قابلیت دوگانه برای دیدن اسپینهای ایستا و متحرک، تحولی بزرگ برای مطالعه سیستمهای کوانتومی پیچیده است. این دستاورد راه را برای توصیف مواد کوانتومی در مقیاس اتمی هموار میکند و مرزهای دید و درک ما در سطح کوانتومی را جابجا مینماید.
درباره این جهش در فناوری حسگری کوانتومی بیشتر بیاموزید:
منبع: nature.com