دانشمندان دانشگاه بسل در مرکز نانوعلوم سوئیس با استفاده از تشدیدگرهای ساخته شده از الماس‌های تک کریستال ابزار جدیدی را توسعه دادند که در آن یک سیستم کوانتومی به یک سیستم نوسانگر مکانیکی ادغام شده است. این محققان برای اولین بار نشان دادند که این سیستم مکانیکی بدون نیاز به آنتن‌های خارجی یا ساختارهای میکروالکترونی پیچیده می‌تواند برای تنظیم همدوس اسپین الکترونی که در یک تشدیدگر قرار گرفته استفاده شود. نتایج این مطالعه تجربی در مجله نیچر فیزیک چاپ خواهد شد. در گزارشات قبلی، تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور جورج اچ اندرس (Georg H. Endress) توضیح دادند که چرا  تشدیدگرهای ساخته شده از الماس‌های تک-کریستالِ با الکترون‌های منفرد، برای تمرکز بر روی اسپین این الکترون‌ها مناسب هستند. این تشدیدگرهای الماسی در چندین مورد بهبود داده شده‌اند به صورتی که یک اتم کربن از شبکه الماسی با یک اتم نیتروژن در شبکه کریستالی‌شان  جایگزین شده و علاوه براین فضای خالی نیز بر جای مانده است. در این « مراکز نیتروژن و فضاهای خالی » الکترون‌های واحدی مهار شده‌اند. «اسپین» این الکترون‌ها یا تکانه زاویه‌ای ذاتی‌شان نیز در این مطالعه بررسی شده است.

زمانی که تشدیدگر شروع به نوسان می‌کند، زنجیره در ساختار کریستالی الماس توسعه پیدا می‌کند. در نتیجه بر روی اسپین الکترون‌ها اثر می‌گذارد، که می‌تواند در زمان اندازه‌گیری نشان‌دهنده دو مسیر (بالا و پایین)  ممکن باشد. مسیر گردش الکترون‌ها  با کمک اسپکتروسکپی فلورسانس شناسایی می‌شود.

نوسان به شدت سریع اسپین

در آخرین گزارش، محققان تشدیدگرها را در مسیری تکان می‌دهند که به آن‌ها این امکان را می‌دهد تا نوسان همدوسی از اسپین جفت‌شده را برای اولین بار القا کنند. در حقیقت الکترون‌ها با ریتم سریع و کنترل‌شده‌ای از جهت بالا به پایین و بر عکس تغییر جهت می‌دهند و دانشمندان می‌توانند حالت اسپین را در هر زمانی کنترل کنند. این نوسان اسپینی در مقایسه با فرکانس تشدیدگر بسیار سریع است. علاوه بر این در این روش اسپین در مقابل مکانیزم‌های ناهمدوس مضر محافظت می‌شود. این تشدیدگرهای الماسی همچنین می‌تواند به حسگرها اعمال شود. یافته‌های جدید همچنین به اسپین این امکان را می‌دهد تا به صورت همدوس تا دوره زمان بسیار طولانی نزدیک به 100 میکروثانیه گردش کرده و اندازه‌گیری‌ها را دقیق‌تر کند. مراکز نیتروژن  و فضاهای خالی می‌تواند به طور بالقوه  برای توسعه کامپیوترهای کوانتومی نیز استفاده شود.

منبع:http://phys.org/news/2015-08-quantum-states-nano-object-mechanical.html