Fabbricazione di sonde di diamante di alta qualità, inclusa la crescita di diamante ultrapuro, iniezione di ioni e processo di elaborazione micro-nano, padronanza del processo principale di preparazione del tempo di coerenza e sensori quantistici di diamante ad alta stabilità.
Risoluzione spaziale ultraelevata per la misurazione di precisione quantistica del campo magnetico, del campo elettrico e della temperatura su scala nanometrica.
Manipolazione dello stato quantistico ad alta fedeltà. Con componenti di modulazione delle microonde ad alta potenza e banda larga con precisione temporale di 50 picosecondi per ottenere una manipolazione quantistica coerente dello spin a basso rumore, efficiente e veloce.
Possono essere condotti lunghi esperimenti incustoditi. Software di controllo intelligente e sistema di acquisizione del segnale, compreso esperimento automatico del centro colore, calibrazione automatica del percorso ottico, regolazione automatica del campo magnetico, ecc.
Applicazioni nell'analisi spettrale e nell'analisi strutturale
La spettroscopia a singolo spin del diamante quantistico CIQTEK può essere applicata all'analisi della struttura e della funzione di macromolecole biologiche, imaging di singole molecole, imaging subcellulare, smistamento cellulare, ecc. E la scala di misurazione spazia dall'ordine dei nanometri ai micrometri.
- Risonanza Paramagnetica Elettronica (EPR) per Singola Proteina e Singola Molecola
La spettroscopia EPR (ESR) di singole molecole proteiche in condizioni ambientali è stata studiata analizzando l'interazione tra il centro NV e gli spin degli elettroni esterni. La misurazione dei materiali su scala nanometrica o anche a livello di singolo spin può ottenere informazioni nascoste da una media statistica dell'insieme, per comprendere la struttura e le proprietà dei materiali in modo più fondamentale.
- Risonanza magnetica nucleare su nanoscala
Nel campo della NMR a singola molecola, negli ultimi anni sono stati compiuti rapidi progressi. Nel 2016, utilizzando questa tecnica sono stati ottenuti spettri NMR di singole proteine. Con lo sviluppo della tecnologia, la risoluzione del cambiamento chimico è stata notevolmente migliorata. È possibile ottenere la risoluzione di 1 Hz (volume del campione: picolitri) e realizzare la NMR su scala di singola cellula.
- Rilevazione della temperatura, del campo magnetico, del potenziale d'azione nelle cellule viventi
L'applicazione del centro NV nelle nanoparticelle di diamante per tracciare le cellule viventi in tempo reale può ottenere la misurazione della temperatura locale su scala nanometrica, in modo da monitorare i cambiamenti della temperatura locale negli stati attivi come le cellule tumorali e il feedback sulle loro condizioni fisiologiche. L'applicazione dei centri colore NV per rilevare i potenziali d'azione dei singoli neuroni nei vermi ha gettato le basi per l'applicazione di questa tecnologia nel campo delle neuroscienze. L'imaging del campo magnetico dei batteri magnetotattici viene realizzato applicando le proprietà magnetiche dei centri NV.
Applicazioni nell'informatica quantistica
- Informatica quantistica
L'informatica quantistica si riferisce all'uso dei fenomeni della meccanica quantistica per studiare i sistemi informatici per eseguire operazioni sui dati.
- Diamond NV si concentra come Qubit
Lo spin centrale NV in un diamante può essere inizializzato, manipolato e letto con elevata efficienza in condizioni ambientali e ha un lungo tempo di coerenza, che è un qubit ideale.
- Esempi di applicazioni dell'informatica quantistica
> Controllo quantistico ad alta fedeltà
L'impulso a microonde può essere utilizzato per controllare l'inversione dello stato di spin del centro NV per formare una porta quantistica. La fedeltà operativa della porta quantistica a singolo qubit può raggiungere il 99,99% attraverso una progettazione sofisticata della sequenza di impulsi. Questo è il record attuale di fedeltà del gate quantistico a singolo qubit e raggiunge una soglia di tolleranza agli errori.
> Algoritmo quantistico
L'algoritmo quantistico utilizza molte proprietà fondamentali della meccanica quantistica, come la sovrapposizione quantistica, il parallelismo, l'entanglement, il collasso della misurazione, ecc. Queste proprietà fisiche apportano un grande aiuto al miglioramento dell'efficienza computazionale e formano una modalità computazionale completamente nuova: l'algoritmo quantistico. L'algoritmo D - J e l'algoritmo di fattorizzazione di grandi numeri sono stati dimostrati utilizzando il centro NV, che è un passo essenziale verso la realizzazione del computer quantistico a temperatura ambiente
> Correzione degli errori quantistici
Gli errori sono sempre inevitabili, sia nell’informatica classica che in quella quantistica. Nell'elaborazione classica delle informazioni, la codifica viene spesso utilizzata per ridurre la probabilità di errore. Allo stesso modo, nel calcolo quantistico, la probabilità che si verifichi un errore può essere ridotta anche attraverso la correzione dell’errore quantistico. Gli spin degli elettroni nei diamanti possono essere effettuati rapidamente, mentre gli spin nucleari hanno un tempo di coerenza più lungo. Il sistema ibrido costituito da spin elettronico e spin nucleare vicino viene utilizzato per dimostrare il processo di correzione degli errori quantistici, che rappresenta un passo cruciale verso la scalabilità del calcolo quantistico.
