科學(xué)家為超靈敏量子傳感器制造懸浮石墨板

懸浮是許多研究人員都希望得到的那種超能力。雖然有一個多種方式與重力，很少有人適合于那種超靈敏設(shè)備，這些設(shè)備可以從無束縛地漂浮在真空中中受益。

在日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所（OIST）的一個團(tuán)隊的帶領(lǐng)下，一組研究人員找到了一種屏蔽薄晶圓的方法。石墨當(dāng)它們自由地懸停在磁鐵網(wǎng)格上方時，使它們更不容易受到干擾它們作為傳感器的能力的電流的影響。

石墨是抗磁性，這意味著它推動磁場。將材料的薄片放在合適的鐵磁材料上，您可以創(chuàng)建一個與周圍環(huán)境沒有聯(lián)系的小平臺。

去除周圍的所有空氣，懸停的碳晶片可以有效地與幾乎所有碰撞粒子的顛簸和震動隔離開來，將其與周圍環(huán)境隔離開來。

雖然這應(yīng)該可以方便地感知從重力的拉力到量子活動，但石墨層內(nèi)的電流會通過一種稱為渦流阻尼的現(xiàn)象迫使系統(tǒng)損失能量。晶圓越大，這種效果越大。

為了解決這個問題，研究人員在一小塊微觀石墨珠上涂上了二氧化硅然后打蠟，使正方形成為電絕緣體，有助于防止系統(tǒng)快速能量損失。

“要達(dá)到這種精度水平，需要嚴(yán)格的工程設(shè)計，將平臺與振動、磁場和電噪聲等外部干擾隔離開來?！?a>說理論物理學(xué)家Jason Twamley，來自O(shè)IST。

團(tuán)隊必須應(yīng)對的另一個挑戰(zhàn)是盡量減少運動或動能石墨片，如果該系統(tǒng)最終將用作足夠精確的傳感器以在量子尺度上進(jìn)行測量，這一點至關(guān)重要。

通過創(chuàng)建反饋回路來減少這種能量，在反饋回路中，系統(tǒng)的運動受到持續(xù)監(jiān)控，并且修改下面的磁場以保持石墨片盡可能靜止。

“熱量會導(dǎo)致運動，但通過持續(xù)監(jiān)控并以糾正措施的形式向系統(tǒng)提供實時反饋，我們可以減少這種運動，”說特瓦姆利。

“反饋調(diào)整了系統(tǒng)的阻尼率，即它失去能量的速度，因此通過主動控制阻尼，我們降低了系統(tǒng)的動能，有效地冷卻了它?！?/p>

對 p 具有精確的控制水平像這樣的 latforms 對于回答一些最大的問題至關(guān)重要量子物理學(xué)并了解重力適合的位置。

該技術(shù)的使用方式之一是作為原子重力計，研究人員說：一種用于通過監(jiān)測重力對單個原子的影響來測量重力的裝置。事實上，通過更多的工作，它可以在靈敏度方面擊敗當(dāng)前的重力儀。

“我們正在進(jìn)行的工作的重點是改進(jìn)這些系統(tǒng)，以釋放這項技術(shù)的全部潛力，”說特瓦姆利。

該研究已發(fā)表在應(yīng)用物理快報.

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