德国研究人员研制出氮原子大小的量子传感器

这种氮原子传感器检测纳米级磁场的准确性很高,具有惊人的应用潜力。例如,它可以作为量子传感器来控制硬盘驱动器的质量,检测海量数据中有缺陷的数据段。

  量子技术为计算机小型化开辟了新途径。今年年初,德国弗劳恩霍夫研究人员开发出了一种微磁场下应用的量子传感器,可应用于未来计算机 硬盘识别。


这种新型量子传感器,可用于未来计算机硬盘识别。资料图

  集成电路变得越来越复杂。最新的奔腾处理器现在可容纳约3000万个晶体管。硬盘驱动器中的磁性结构,可识别的范围仅为10至20纳米,比直 径80至120纳米的流感病毒还小。弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)研究人员与马普固体研究所同事一起开发的这种量子传感器,可应用 于微小磁场下计算机硬盘的精确识别。这种量子传感器仅有氮原子大小,载体物质是人造钻石。

  几十年前,弗劳恩霍夫IAF就已经开发出制造人造钻石的优化装置。但新型量子传感器需要特别纯的晶体,为此,研究人员进一步改进了制造工 艺,借助锆过滤器净化甲烷气,来获得超净人造钻石涂层。

  制成仅有氮原子大小的结构有两种办法:直接植入单个氮原子,或在金刚石生长的最后一步加入氮。此次,研究团队在超净实验室里通过氧等 离子体蚀刻办法制作出非常精细的钻石尖,其诀窍是在晶格的相邻空位间导入氮原子。这个氮空位中心就是实际的传感器,用激光束和微波照 射时会发光,在靠近磁场时会有光的变化。

  专家通过光学检测电子自旋共振谱测量后表示,这种氮原子传感器检测纳米级磁场的准确性很高,具有惊人的应用潜力。例如,它可以作为量 子传感器来控制硬盘驱动器的质量,检测海量数据中有缺陷的数据段。弗劳恩霍夫IAF专家克里斯托夫称,这种量子传感器还可以测量脑电波。

  总的来说,这种量子传感器,能非常精准地测量我们在下一代硬盘中看到的微小磁场。同样,它对磁场的感知,也可以避免使用电极测量脑电 波时产生的不精确后果。这项神奇的工具还能赋予我们前所未见的新物质状态和物质相,甚至在军事上,成熟的量子传感技术也将带来诸多益 处。

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