Диамантен вихър: Учени постигнаха 1,2 милиарда оборота в минута с левитиращи диаманти

Специални дефекти в малките диаманти дават възможност на учените да изследват връзката между квантовата механика и гравитацията. За да повишат ефективността на тези експерименти, физици от САЩ създадоха „дискотека“, която кара диамантените наночастици да се въртят във въздуха със скорост 1,2 милиарда оборота в минута. По този начин за първи път те успяха да наблюдават и контролират поведението на спиновите кубити във вътрешността на левитиращи диаманти във условие на висок вакуум.

Първо, както пише New Atlas, учени от университета Purdue с помощта на висока температура и налягане създават малки диаманти със среден диаметър 750 nm. След това те ги облъчват с високоенергийни електрони, за да получат заместени с азот вакантни зони, които се използват за съхраняване на квантовата информация.

След това е направен повърхностен йонен капан от тънък слой злато, гравиран с гръцката буква омега върху сапфирена плоча. Преминавайки през златото, токът на напомпване създава електромагнитно поле, способно да улавя наноразмерни обекти върху повърхността във вакуумната камера.

„Можем да променяме възбуждащото напрежение, за да контролираме посоката на въртене“, казва Шен Кунхонг, водещ изследовател. – Левитиращият диамант може да се върти около оста z (перпендикулярна на повърхността на йонния капан), показана на схемата, по посока на часовниковата стрелка или обратно, в зависимост от възбуждащия сигнал. Ако не изпратим сигнал, диамантът ще се върти ненасочено, като кълбо прежда“.

По време на експеримента нанодиамантите се въртят със скорост до 1,2 милиарда оборота в минута. Това все още не е максималната скорост – същият изследователски екип е успял да завърти наночастица с форма на дъмбел до 300 милиарда оборота в минута.

Изследванията на нанодиамантите имат по-практична цел от световния рекорд за скорост на въртене. Когато зелена лазерна светлина попадне върху въртящите се диаманти, те започват да излъчват червена светлина, което позволява на учените да определят спиновите състояния на електроните във вакантните зони. А инфрачервената лазерна светлина дава възможност да се разбере как се въртят. Сравнението на двете показва как спинът на диаманта влияе върху квантовата информация във вътрешността на заместената с азот вакантна зона.