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(gè)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(wú)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(gè)團(tuán)隊(duì)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(shí)，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(dòng)磁場(chǎng)。將材料的薄片放在合適的鐵磁材料上，您可以創(chuàng)建一個(gè)與周圍環(huán)境沒(méi)有聯(lián)系的小平臺(tái)。

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(dòng)隔離開(kāi)來(lái)，將其與周圍環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)。

雖然這應(yīng)該可以方便地感知從重力的拉力到量子活動(dòng)，但石墨層內(nèi)的電流會(huì)通過(guò)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(gè)問(wèn)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(jì)，將平臺(tái)與振動(dòng)、磁場(chǎng)和電噪聲等外部干擾隔離開(kāi)來(lái)。”說(shuō)理論物理學(xué)家Jason Twamley，來(lái)自O(shè)IST。

團(tuán)隊(duì)必須應(yīng)對(duì)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是盡量減少運(yùn)動(dòng)或動(dòng)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(cè)量，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

通過(guò)創(chuàng)建反饋回路來(lái)減少這種能量，在反饋回路中，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)受到持續(xù)監(jiān)控，并且修改下面的磁場(chǎng)以保持石墨片盡可能靜止。

“熱量會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)，但通過(guò)持續(xù)監(jiān)控并以糾正措施的形式向系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)反饋，我們可以減少這種運(yùn)動(dòng)，”說(shuō)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(guò)主動(dòng)控制阻尼，我們降低了系統(tǒng)的動(dòng)能，有效地冷卻了它?！?/p>

對(duì) p 具有精確的控制水平像這樣的 latforms 對(duì)于回答一些最大的問(wèn)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(jì)，研究人員說(shuō)：一種用于通過(guò)監(jiān)測(cè)重力對(duì)單個(gè)原子的影響來(lái)測(cè)量重力的裝置。事實(shí)上，通過(guò)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(diǎn)是改進(jìn)這些系統(tǒng)，以釋放這項(xiàng)技術(shù)的全部潛力，”說(shuō)特瓦姆利。

該研究已發(fā)表在應(yīng)用物理快報(bào).

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