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钻石至于病人的最好的朋友以及

Published on September 22, 2009 at 7:59 PM

钻石,它早就说过,一个女孩最好的朋友。但包括国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家从一个研究小组最近发现的宝石可能会转出病人的最好的朋友,以及*。

在金刚石晶体的一个氮空缺(小圆圈)显示了作为一个“位”为量子计算机的一部分,由于其巨大的灵敏度磁场的灵敏度,也可以使MRI喜欢研究对象,如活细胞或小的承诺单分子。当绿灯罢工氮空缺,它发出荧光红色;在这种荧光允许科学家检测的变化,提取其的信息。贷:J.泰勒,NIST

该小组的工作,量子计算机的发展的长远目标,但它已见成效,在医学上可能有更直接的的的应用程序。他们的发现,“量子位”候选人具有很大的灵敏度磁场提示,MRI等设备,可以探测单个药物分子和活细胞是可能的。

候选系统,形成金刚石晶体内提出一个氮原子,不仅是有希望的,因为它可以感在磁性原子尺度上的变化,而且还因为在室温下它的功能。量子计算或磁感应等大多数其他设备必须冷却到接近绝对零度操作,使其难以活组织附近。然而,使用氮作为一个传感器或开关,可以回避这个限制。

钻石,这是纯碳组成的,偶尔有其晶格内分钟的不完善之处。一种常见的杂质是“氮空缺”,在这两个碳原子是由一个单一的氮原子取代,留下的碳原子的空间空置。氮空缺部分著名钻石的光泽,他们实际上是荧光灯:绿色光照射时,氮原子的两个兴奋的未成对电子焕发出灿烂的红色。

团队可以使用这个荧光的细微变化,以确定一个单电子的氮的磁自旋。自旋是一个量子财产价值的“向上”或“向下”,因此可以代表二进制计算中的一个或零。最近球队的成就是转移量子信息氮电子和相邻的碳原子的原子核之间反复,形成了一个小电路逻辑运算的能力。读一个量子位的自旋信息,一个为一个量子的根本任务计算机,已被一个巨大的挑战,但球队证明,转移的电子和原子核之间的信息来回,信息可以被放大,使其更容易阅读。

然而,NIST的理论物理学家雅各泰勒说的结果是“进化,而不是革命性的”量子计算领域和医学界可能从很久以前的一个工作的量子计算机是内置的发现中获得的实际利益。他预想钻石尖传感器,磁共振检查,对单个细胞在体内的单个分子或制药公司要调查,一种微观的核磁共振成像扫描仪。 “这通常被认为没有可能的,因为在这两种情况下的磁场是如此之小,”泰勒说。 “但这种技术具有毒性非常低,可在室温下完成。它可能看起来单个细胞内,并让我们想象在不同地点发生的。“

哈佛大学的研究小组还包括来自联合量子研究所(NIST和马里兰大学的伙伴关系),麻省理工学院和得克萨斯州A&M大学的科学家。

* L.江,JS霍奇斯,JR迷宫,P.毛雷尔,JM泰勒,危险品科里,公关缝边,RL Walsworth,A. Yacoby,AS Zibrov和医师卢金。通过与核自旋ancillae的量子逻辑的单电子自旋的重复读数。科学,DOI:10.1126/science.11​​76496,网上公布2009年9月10日。

Last Update: 9. October 2011 17:56

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