Dentro brevemente
- Pesquisadores da Universidade Macquarie descobriram que as uvas de supermercado, devido ao seu teor de água, podem aumentar o magnetismo das microondas, o que pode promover o desenvolvimento de sensores quânticos compactos e baratos.
- A equipe mostrou como os centros de vacância de nitrogênio em nanodiamantes, que são usados como sensores quânticos, detectam fortes campos magnéticos de micro-ondas quando colocados entre uvas de um tamanho específico.
- Esta pesquisa destaca o potencial dos materiais à base de água para a detecção quântica, fornecendo uma alternativa aos ressonadores de safira tradicionais e abrindo caminho para tecnologias quânticas mais eficientes.
- Foto: Foto de uma configuração experimental para conjugação de MWs a N- 𝑉s usando dímeros de uva. Uma fibra óptica despojada com N- 𝑉 spins, suspensa do objeto, está entre duas uvas. As uvas foram colocadas sobre uma plataforma com fio de cobre reto, do tamanho de cada uva (Fawaz, Nair, Volz)
COMUNICADO DE IMPRENSA – Pesquisadores da Universidade Macquarie mostraram como uvas comuns de supermercado podem melhorar o desempenho dos sensores quânticos, levando potencialmente a uma tecnologia quântica mais eficiente.
O estudo, publicado em Revisão Prática Aplicada em 20 de dezembro de 2024, mostra que as videiras podem criar fortes campos magnéticos locais para microondas usadas em sistemas de detecção quântica – uma descoberta que poderia ajudar a construir dispositivos quânticos compactos e econômicos.
“Embora estudos anteriores tenham analisado os campos elétricos que causam o efeito plasma, mostramos que as peras também podem desenvolver campos magnéticos, que são importantes para aplicações de detecção quântica”, disse o autor principal Ali Fawaz, candidato a doutorado em física quântica na Macquarie. Universidade.
A pesquisa baseia-se em vídeos publicados nas redes sociais de vírus que mostram uvas criando plasma – bolas brilhantes de partículas eletricamente carregadas – em fornos de micro-ondas.
Embora estudos anteriores tenham se concentrado em campos elétricos, a equipe do Macquarie explorou efeitos magnéticos importantes em aplicações quânticas.
A equipe usou nanodiamantes especiais que contêm centros de vacâncias de nitrogênio – defeitos em escala atômica que atuam como sensores quânticos. Esses defeitos (um dos muitos defeitos que dão cor aos diamantes) comportam-se como pequenos ímãs e podem detectar campos magnéticos.
“Os diamantes transparentes são incolores, mas quando certos átomos substituem os átomos de carbono, podem formar centros chamados ‘defeitos’ que possuem propriedades físicas”, disse o co-autor do estudo, Dr. Sarath Raman Nair, professor de tecnologia quântica na Universidade Macquarie.
“Os centros de vacância de nitrogênio nos nanodiamantes que usamos neste estudo atuam como minúsculos ímãs que podemos usar para detecção quântica”, diz ele.
A equipe colocou seu sensor quântico – um diamante contendo átomos especiais – em uma ponta fina de fibra de vidro e o colocou entre duas uvas. Ao iluminar a fibra com luz laser verde, eles podem fazer com que esses átomos brilhem em vermelho. O brilho desta luz vermelha revela a força do campo de microondas em torno das uvas.
“Usando este processo, descobrimos que o poder magnético da radiação de microondas torna-se duas vezes mais forte quando adicionamos uvas”, disse Fawaz.
O autor sênior, Professor Thomas Volz, que dirige o Grupo de Materiais e Aplicações Quânticas da Escola de Matemática e Ciências Físicas de Macquarie, diz que a descoberta abre possibilidades interessantes para a miniaturização da tecnologia quântica.
“Esta pesquisa abre outra maneira de explorar outros projetos de ressonadores de microondas para tecnologia quântica, o que pode levar a dispositivos de detecção quântica compactos e eficientes”, disse ele.
O tamanho e a forma das uvas revelaram-se importantes para o sucesso do estudo. O experimento da equipe depende de uvas de tamanho preciso – cada uma medindo 27 milímetros de comprimento – para concentrar a energia de micro-ondas aproximadamente na frequência correta para um sensor quântico de diamante.
Os sensores quânticos tradicionalmente usam safira para essa finalidade. No entanto, a equipe do Macquarie disse que a água pode funcionar ainda melhor. Isso torna as uvas, geralmente água presa em uma casca fina, ideais para testar sua teoria.
“A água é realmente melhor que a safira na concentração de energia de micro-ondas, mas também é instável e perde mais energia durante a operação. Esse é o desafio mais importante que temos de resolver”, disse Fawaz.
Olhando além das uvas, os investigadores estão agora a criar materiais altamente fiáveis que podem explorar as propriedades únicas da água, aproximando-nos de aparelhos auditivos altamente eficientes.
O trabalho foi apoiado pelo Centro de Excelência do Conselho Australiano de Pesquisa para Sistemas Quânticos Projetados.
