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氮原子大小的量子传感器研制成功

2018-01-05 15:05:36|来源:科技日报|编辑:薛维萌 |责编:韩东林

  科技日报柏林1月3日电:量子技术为计算机小型化开辟了新途径。德国弗劳恩霍夫研究人员近日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。

  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。

  弗劳恩霍夫IAF几十年前就已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。(顾钢)

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  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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