麦考瑞大学的研究人员已经展示了普通超市葡萄如何提高量子传感器的性能，从而有可能带来更高效的量子技术。

该研究于 20 年 2024 月 <> 日发表在《物理评论》上，表明成对的葡萄可以产生用于量子传感应用的微波的强局部磁场热点——这一发现可能有助于开发更紧凑、更具成本效益的量子器件。

“虽然以前的研究着眼于导致等离子体效应的电场，但我们表明葡萄对还可以增强磁场，这对于量子传感应用至关重要，”麦考瑞大学量子物理学博士生、主要作者 Ali Fawaz 说。

这项研究建立在病毒式社交媒体视频的基础上，该视频显示葡萄在微波炉中产生等离子体——发光的带电粒子球。

虽然以前的研究侧重于电场，但 Macquarie 团队研究了对量子应用至关重要的磁场效应。

该团队使用了含有氮空位中心的专用纳米金刚石，氮空位中心是充当量子传感器的原子级缺陷。这些缺陷（赋予钻石颜色的众多缺陷之一）表现得像微小的磁铁，可以探测磁场。

“纯钻石是无色的，但当某些原子取代碳原子时，它们会形成具有光学特性的所谓'缺陷'中心，”该研究的合著者、麦考瑞大学量子技术讲师 Sarath Raman Nair 博士说。

“我们在这项研究中使用的纳米金刚石中的氮空位中心就像我们可以用于量子传感的微小磁铁。”

该团队将他们的量子传感器（一种含有特殊原子的钻石）放在一根细玻璃纤维的尖端，并将其放置在两颗葡萄之间。通过通过光纤照射绿色激光，他们可以使这些原子发出红色光。这种红光的亮度揭示了葡萄周围微波场的强度。

“使用这种技术，我们发现当我们添加葡萄时，微波辐射的磁场强度增加了一倍，”Fawaz 说。

资深作者、麦考瑞数学与物理科学学院量子材料和应用小组负责人 Thomas Volz 教授表示，这些发现为量子技术小型化开启了令人兴奋的可能性。

“这项研究为探索量子技术的替代微波谐振器设计开辟了另一条途径，有可能带来更紧凑、更高效的量子传感设备，”他说。

事实证明，葡萄的大小和形状对实验的成功至关重要。该团队的实验依赖于精确尺寸的葡萄（每颗约 27 毫米长），以大约正确的金刚石量子传感器频率集中微波能量。

量子传感设备传统上使用蓝宝石来实现此目的。然而，麦格理团队推测，水可能会效果更好。这使得葡萄（主要是水）被包裹在薄皮中，非常适合测试他们的理论。

“水实际上比蓝宝石更擅长集中微波能量，但它也不太稳定，并且在此过程中会损失更多的能量。这是我们需要解决的关键挑战，“Fawaz 说。

除了葡萄之外，研究人员现在正在开发更可靠的材料，这些材料可以利用水的独特特性，使我们更接近更高效的传感设备。

更多信息：Ali Fawaz 等人，将金刚石中的氮空位中心旋转与葡萄二聚体耦合，物理评论应用（2024 年）。DOI： 10.1103/PhysRevApplied.22.064078

期刊信息： Physical Review Applied 

由麦考瑞大学提供