麦考瑞大学的研究人员发现，普通的超市里买的葡萄可以提高量子传感器的性能，为更高效的量子技术铺平道路。该研究于2024年12月20日发表在《应用物理评论》（Physical Review Applied）上，揭示了成对的葡萄在暴露于微波时会产生集中的磁场热点。 这些热点是量子传感的关键，这一突破可能导致更小、更经济的量子设备的诞生。
将 MW 与 N-V耦合的实验装置照片。 一根带有 N-V自旋的剥离光纤悬臂在一根杆上，位于两颗葡萄之间。 葡萄被放置在一个平台上，平台上有一根垂直的直铜线，与每颗葡萄的距离相等。 资料来源：Fawaz, Nair, Volz
第一作者、麦考瑞大学量子物理学博士候选人阿里-法瓦兹（Ali Fawaz）解释说："以前的研究关注的是导致等离子体效应的电场，而我们的研究表明，葡萄对也能增强磁场，这对量子传感应用至关重要。"
这项研究建立在病毒式社交媒体视频的基础上，这些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。
以前的研究侧重于电场，而麦格理团队则研究了对量子应用至关重要的磁场效应。研究小组使用了含有氮空位中心（原子级缺陷，可用作量子传感器）的专用纳米钻石。 这些缺陷（赋予钻石颜色的众多缺陷之一）就像微小的磁铁，可以探测磁场。
"纯净的钻石是无色的，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微小的磁铁，我们可以用它来进行量子传感。"
研究小组将他们的量子传感器--含有特殊原子的钻石放在一根细玻璃纤维的顶端，并将其置于两颗葡萄之间。 通过光纤照射绿色激光，他们可以让这些原子发出红光。 红光的亮度显示了葡萄周围微波场的强度。
法瓦兹说："利用这种技术，我们发现加入葡萄后，微波辐射的磁场强度变为原来的两倍。"
该研究的资深作者、麦考瑞大学数学与物理科学学院量子材料与应用小组负责人托马斯-沃尔兹（Thomas Volz）教授说，这些发现为量子技术微型化带来了令人兴奋的可能性。
他说："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。"
葡萄的大小和形状被证明是实验成功的关键。 研究小组的实验依靠大小精确的葡萄--每颗葡萄长约 27 毫米--将微波能量集中在钻石量子传感器大约合适的频率上。量子传感设备传统上使用蓝宝石来实现这一目的。 然而，麦考瑞团队认为，水的效果可能更好。 因此，葡萄（大部分是包裹在薄皮中的水）就成了测试他们理论的最佳材料。
"水实际上比蓝宝石更能集中微波能量，但它也不太稳定，在此过程中会损失更多能量。 这是我们要解决的关键难题，"法瓦兹说。
除了葡萄，研究人员现在还在开发更可靠的材料，这些材料可以利用水的独特性质，让我们更接近更高效的传感设备。
编译自/scitechdaily