Kuantum teknolojilerinde son yıllarda yaşanan ilerlemelere rağmen, bu alandaki en büyük problemlerden biri hâlâ çözülmüş değil: Aşırı basınç altında kuantum davranışını güvenilir şekilde ölçmek… Bugüne kadar kullanılan sensörler bu koşullara dayanamadığı için araştırmalar önemli ölçüde kısıtlıydı. Ancak Washington Üniversitesi tarafından yürütülen yeni bir çalışma, bu tabloyu kökten değiştirebilecek bir gelişmeye işaret ediyor. Araştırmacılar, bor nitrürden üretilen yeni kuantum sensörlerin Dünya atmosferinin 30.000 katı basınca (30 GPa) dayanabildiğini duyurdu.
Nature Communications’da yayımlanan çalışmaya göre bu sensörler, aşırı basınca maruz kalan malzemelerdeki manyetik alanı, stresi ve diğer fiziksel değişimleri kuantum hassasiyetiyle ölçebiliyor. Bu teknoloji, hem yüksek basınç altında maddenin davranışını anlamada hem de yeni kuantum cihazların geliştirilmesinde çığır açacak bir adım olarak görülüyor.
Elmas Sensörlerin Sınırı Aşıldı: Çözüm 2 Boyutlu Bor Nitrürde
Araştırma ekibi daha önce elmas kristalleri içinde atom boşlukları oluşturarak benzer kuantum sensörler geliştirmişti. Ancak elmasların üç boyutlu yapısı, sensör ile incelenen malzeme arasına mesafe koyduğu için ölçümlerin hassasiyetini sınırlıyordu. Yeni yöntem ise bu dezavantajı ortadan kaldırıyor.
Bilim insanları, sadece birkaç atom kalınlığındaki hekzagonal bor nitrür (hBN) tabakalarını nötron ışınlarıyla bombardımana tutarak kontrollü boşluklar oluşturdu. Oluşan atomik boşluklar, elektron spinlerini kuantum seviyesinde ölçülebilir bir sinyale çeviriyor. Sensörün iki boyutlu yapısı sayesinde, incelenen malzemeyle sensör arasındaki mesafe bir nanometrenin bile altına indirilebiliyor. Bu da elmas tabanlı sensörlerle kıyaslandığında belirgin bir avantaj sağlıyor.
Öte yandan elmas hâlâ sistemde kilit role sahip. Araştırmacılar, yüksek basıncı üretmek için iki elmas yüzeyden oluşan bir elmas örs hücresi kullanıyor. Bu düzeneğin içine yerleştirilen bor nitrür sensörleri, şimdiye kadar hiçbir kuantum ölçüm cihazının dayanamadığı basınç seviyelerinde çalışmayı mümkün kılıyor.
Laboratuvar testlerinde sensörler, iki boyutlu bir manyetik malzemede son derece küçük manyetik alan değişimlerini başarıyla tespit etti. Araştırmacılara göre bu daha başlangıç. Ekip, sıradaki deneylerde Dünya’nın çekirdeğini andıran basınç koşullarına sahip kayaçları incelemeyi planlıyor. Böylece depremler, yeraltı hareketleri ve gezegen oluşum süreçlerine dair verilerin çok daha hassas şekilde elde edilmesi hedefleniyor.
Araştırma ekibi, bu teknolojinin yalnızca başlangıç olduğunu vurguluyor. Bundan sonraki hedef, sensörleri farklı basınç odalarıyla entegre ederek hem kuantum teknolojileri hem de malzeme bilimi, jeoloji ve hatta astronomi gibi alanlarda standart bir ölçüm aracı hâline getirmek.
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/yeni-kuantum-sensorler-30-000-atmosfere-dayaniyor–197837
