Fabricación de sondas de diamante de alta calidad, incluido el crecimiento de diamantes ultrapuros, inyección de iones y procesos de procesamiento micronano, dominando el proceso central de preparación del tiempo de coherencia y sensores cuánticos de diamantes de alta estabilidad.
Resolución espacial ultraalta para mediciones de precisión cuántica del campo magnético, el campo eléctrico y la temperatura a escala nanométrica.
Manipulación de estados cuánticos de alta fidelidad. Con componentes de modulación de microondas de alta potencia y banda ancha con precisión de 50 picosegundos para lograr una manipulación del espín coherente cuántica, rápida, eficiente y con poco ruido.
Se pueden realizar largos experimentos sin supervisión. Software de control inteligente y sistema de adquisición de señales, que incluye experimento automático del centro de color, calibración automática de la trayectoria óptica, ajuste automático del campo magnético, etc.
Aplicaciones en análisis espectral y análisis estructural
La espectroscopia de giro único de diamante cuántico CIQTEK se puede aplicar al análisis de la estructura y función de macromoléculas biológicas, imágenes de una sola molécula, imágenes subcelulares, clasificación de células, etc., y la escala de medición abarca el orden de nanómetros a micrómetros.
- Resonancia paramagnética electrónica (EPR) para una sola proteína y una sola molécula
La espectroscopia EPR (ESR) de moléculas de proteínas individuales en condiciones ambientales se estudió analizando la interacción entre el centro NV y los espines externos de los electrones. La medición de materiales a nanoescala o incluso a un solo nivel de espín puede obtener información oculta mediante un promedio estadístico del conjunto, para comprender la estructura y las propiedades de los materiales de manera más fundamental.
- Resonancia Magnética Nuclear a Nanoescala
En el campo de la RMN de molécula única, se han logrado rápidos avances en los últimos años. En 2016, se obtuvieron espectros de RMN de proteínas individuales utilizando esta técnica. Con el desarrollo de la tecnología, la resolución del desplazamiento químico ha mejorado drásticamente. Se puede lograr una resolución de 1 Hz (volumen de muestra: picolitro) y se puede realizar RMN a escala unicelular.
- Detección de Temperatura, Campo Magnético, Potencial de Acción en Células Vivas
La aplicación del centro NV en nanopartículas de diamante para rastrear células vivas en tiempo real puede lograr una medición de temperatura local a nanoescala, a fin de monitorear los cambios de temperatura locales en estados activos como las células cancerosas y la retroalimentación sobre sus condiciones fisiológicas. La aplicación de los centros de color NV para detectar los potenciales de acción de neuronas individuales en gusanos ha sentado las bases para la aplicación de esta tecnología en el campo de la neurociencia. La obtención de imágenes del campo magnético de bacterias magnetotácticas se realiza aplicando las propiedades magnéticas de los centros NV.
Aplicaciones en Computación Cuántica
- Computación cuántica
La computación cuántica se refiere al uso de fenómenos de la mecánica cuántica para estudiar sistemas informáticos para realizar operaciones de datos.
- Centros Diamond NV como Qubits
El giro central NV de un diamante se puede inicializar, manipular y leer con alta eficiencia en condiciones ambientales y tiene un tiempo de coherencia prolongado, lo que es un qubit ideal.
- Ejemplos de aplicaciones de computación cuántica
> Control cuántico de alta fidelidad
El pulso de microondas se puede utilizar para controlar el cambio del estado de espín del centro NV para formar una puerta cuántica. La fidelidad de funcionamiento de la puerta cuántica de un solo qubit puede alcanzar el 99,99 % gracias a un sofisticado diseño de la secuencia de impulsos. Este es el récord actual de fidelidad de puerta cuántica de un solo qubit y alcanza un umbral de tolerancia a fallos.
> Algoritmo Cuántico
El algoritmo cuántico utiliza muchas propiedades fundamentales de la mecánica cuántica, como la superposición cuántica, el paralelismo, el entrelazamiento, el colapso de la medición, etc. Estas propiedades físicas aportan una gran ayuda para mejorar la eficiencia computacional y forman un modo computacional completamente nuevo: el algoritmo cuántico. El algoritmo D - J y el algoritmo de factorización de números grandes se demostraron utilizando el centro NV, que es un paso esencial hacia la realización de una computadora cuántica a temperatura ambiente.
> Corrección de errores cuánticos
Los errores siempre son inevitables, tanto en la computación clásica como en la cuántica. En el procesamiento de información clásico, la codificación se utiliza a menudo para reducir la probabilidad de error. De manera similar, en la computación cuántica, la probabilidad de que se produzcan errores también se puede reducir mediante la corrección de errores cuánticos. Los espines electrónicos de los diamantes pueden funcionar rápidamente, mientras que los espines nucleares tienen un tiempo de coherencia más prolongado. El sistema híbrido que consta de espín electrónico y espín nuclear cercano se utiliza para demostrar el proceso de corrección de errores cuánticos, que es un paso crucial hacia la escalabilidad de la computación cuántica.
