Los investigadores han desarrollado un sistema de ingeniería de deformaciones que controla el comportamiento de los defectos cuánticos en sistemas cuánticos y mejora el contraste de la lectura del espín.
Los defectos cuánticos son pequeños defectos en redes cristalinas sólidas que pueden atrapar electrones individuales y sus espines. Estos defectos son fundamentales para la funcionalidad de una variedad de tecnologías cuánticas, incluidos sensores cuánticos, computadoras y sistemas de comunicación.
Por lo tanto, predecir y controlar de forma fiable el comportamiento de los defectos cuánticos es de gran importancia, ya que puede allanar el camino para el desarrollo de sistemas cuánticos de mayor rendimiento personalizados para aplicaciones específicas.
Este nuevo desarrollo podría abrir nuevas posibilidades para la realización de dispositivos avanzados de biodetección cuántica y otras tecnologías cuánticas avanzadas.
Relación entre lectura de espín y defectos cuánticos.
«Nuestro artículo se inspiró en el desafío de lograr una lectura confiable del espín en sistemas de defectos cuánticos de estado sólido, especialmente a temperatura ambiente», dijeron los autores.
«Nuestro objetivo era demostrar que la tensión puede ser un parámetro de control potencial para mejorar significativamente el contraste de lectura de los defectos de estado sólido de alto espín. Esto es importante para los avances en la tecnología cuántica, como el desarrollo de sensores cuánticos eficientes que operan en condiciones ambientales».
Como primer paso, desarrollaron un marco que describe la relación entre el contraste de lectura de espín del sistema y la estructura electrónica de los defectos de alto espín.
El profesor Adam Gali del Centro de Investigación Wigner HUN-REN, que dirigió el estudio, explicó: «Presentamos la hipótesis de que un campo de deformación específico modula estas cantidades, permitiendo así el control del contraste de la lectura. Basándonos en trabajos teóricos anteriores, probamos esta hipótesis y encontramos un efecto significativo de la deformación».
Potencial de la ingeniería de deformaciones en el control de lectura de espín.
Sobre la base del trabajo teórico de Gali et al., otro grupo de investigación dirigido por el profesor Qinghai Song del Instituto de Tecnología de Harbin llevó a cabo experimentos destinados a evaluar el potencial de la ingeniería de deformación para controlar el contraste de la lectura del espín.
Como parte de estos experimentos, el equipo utilizó tensiones existentes en películas de carburo de silicio para medir las propiedades de espín de defectos cuánticos individuales.
«Nuestros experimentos confirman nuestras simulaciones y demuestran una mejora significativa en el contraste de lectura, lo que significa que podemos distinguir de manera más efectiva entre diferentes estados de giro», comentó Song.
«El descubrimiento más importante es que la ingeniería de deformaciones es una forma poderosa y práctica de mejorar el contraste de lectura de espín de los defectos cuánticos, lo que se puede lograr en más del 60% a temperatura ambiente».
Este trabajo de Gali, Song y sus colegas muestra que manipular cuidadosamente la tensión aplicada a un sistema cuántico puede mejorar en gran medida la capacidad de distinguir entre diferentes estados de espín dentro de un sistema cuántico.
Como parte del estudio, los investigadores demostraron que la ingeniería de deformaciones puede mejorar significativamente la sensibilidad de los sensores cuánticos.
Mejora de los enfoques para otros dispositivos cuánticos
Es posible que pronto otros equipos de investigación se inspiren en este artículo y comiencen a diseñar otras estrategias basadas en la ingeniería de tensiones para controlar con precisión los defectos cuánticos.
Los investigadores planean seguir mejorando su enfoque y evaluar su potencial para mejorar el rendimiento de otros dispositivos cuánticos.
Song concluye: “Nuestros planes futuros incluyen explorar formas más precisas de controlar la deformación y lograr una caracterización más precisa de la física subyacente a la interacción deformación-espín.
«También pretendemos extender la ingeniería de deformaciones a otros sistemas de defectos cuánticos e integrar estos materiales deformados en circuitos cuánticos avanzados».
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