Fabrication de sondes en diamant de haute qualité, y compris la croissance de processus de diamant ultra-pur, d'injection d'ions et de traitement micro-nano, maîtrisant le processus de base de préparation du temps de cohérence et des capteurs quantiques en diamant de haute stabilité.
Résolution spatiale ultra-élevée pour une mesure de précision quantique du champ magnétique, du champ électrique et de la température à l’échelle nanométrique.
Manipulation d'état quantique haute fidélité. Avec des composants de modulation micro-ondes haute puissance à large bande avec une précision temporelle de 50 picosecondes pour obtenir une manipulation cohérente quantique du spin à faible bruit, efficace et rapide.
De longues expériences sans surveillance peuvent être menées. Logiciel de contrôle intelligent et système d'acquisition de signal, comprenant l'expérimentation automatique du centre de couleur, l'étalonnage automatique du chemin optique, l'ajustement automatique du champ magnétique, etc.
Applications en analyse spectrale et analyse structurelle
La spectroscopie à spin unique CIQTEK Quantum Diamond peut être appliquée à l'analyse de la structure et de la fonction des macromolécules biologiques, à l'imagerie d'une molécule unique, à l'imagerie subcellulaire, au tri cellulaire, etc., et l'échelle de mesure s'étend de l'ordre du nanomètre au micromètre.
- Résonance paramagnétique électronique (RPE) pour une seule protéine et une seule molécule
La spectroscopie EPR (ESR) de molécules de protéines individuelles dans des conditions ambiantes a été étudiée en analysant l'interaction entre le centre NV et les spins électroniques externes. La mesure des matériaux à l'échelle nanométrique ou même à un seul niveau de spin peut obtenir des informations cachées par une moyenne statistique de l'ensemble, permettant de comprendre plus fondamentalement la structure et les propriétés des matériaux.
- Résonance magnétique nucléaire à l'échelle nanométrique
Dans le domaine de la RMN moléculaire unique, des progrès rapides ont été réalisés ces dernières années. En 2016, des spectres RMN de protéines individuelles ont été obtenus grâce à cette technique. Avec le développement de la technologie, la résolution du déplacement chimique a été considérablement améliorée. La résolution de 1 Hz (volume de l'échantillon : picolitre) peut être atteinte et la RMN à l'échelle d'une seule cellule peut être réalisée.
- Détection de la température, du champ magnétique, du potentiel d'action dans les cellules vivantes
L'application du centre NV dans les nanoparticules de diamant pour suivre les cellules vivantes en temps réel peut permettre d'obtenir une mesure locale de la température à l'échelle nanométrique, de manière à surveiller les changements de température locaux dans des états actifs tels que les cellules cancéreuses et un retour sur leurs conditions physiologiques. L'application des centres de couleurs NV pour détecter les potentiels d'action de neurones uniques chez les vers a jeté les bases de l'application de cette technologie dans le domaine des neurosciences. L'imagerie du champ magnétique des bactéries magnétotactiques est réalisée en appliquant les propriétés magnétiques des centres NV.
Applications en informatique quantique
- Informatique quantique
L'informatique quantique fait référence à l'utilisation de phénomènes de mécanique quantique pour étudier les systèmes informatiques afin d'effectuer des opérations sur les données.
- Centres Diamond NV sous forme de Qubits
Le spin central NV dans un diamant peut être initialisé, manipulé et lu avec une grande efficacité dans des conditions ambiantes et a un long temps de cohérence, ce qui constitue un qubit idéal.
- Exemples d'applications d'informatique quantique
> Contrôle Quantique Haute Fidélité
L'impulsion micro-onde peut être utilisée pour contrôler l'inversion de l'état de spin du centre NV afin de former une porte quantique. La fidélité de fonctionnement de la porte quantique à qubit unique peut atteindre 99,99 % grâce à une conception sophistiquée de la séquence d'impulsions. Il s’agit du record actuel de fidélité de porte quantique à qubit unique et atteint un seuil de tolérance aux pannes.
> Algorithme Quantique
L'algorithme quantique utilise de nombreuses propriétés fondamentales de la mécanique quantique, telles que la superposition quantique, le parallélisme, l'intrication, l'effondrement des mesures, etc. Ces propriétés physiques apportent une grande aide à l'amélioration de l'efficacité du calcul et forment un tout nouveau mode de calcul : l'algorithme quantique. L'algorithme D - J et l'algorithme de factorisation des grands nombres ont été démontrés à l'aide du centre NV, ce qui constitue une étape essentielle vers la réalisation d'un ordinateur quantique à température ambiante.
> Correction d'erreur quantique
Les erreurs sont toujours inévitables, tant en informatique classique qu’en informatique quantique. Dans le traitement classique de l’information, le codage est souvent utilisé pour réduire la probabilité d’erreur. De même, dans le calcul quantique, la probabilité d’apparition d’erreurs peut également être réduite grâce à la correction des erreurs quantiques. Les spins électroniques dans les diamants peuvent être exploités rapidement, tandis que les spins nucléaires ont un temps de cohérence plus long. Le système hybride composé du spin électronique et du spin nucléaire voisin est utilisé pour démontrer le processus de correction d'erreur quantique, qui constitue une étape cruciale vers l'évolutivité du calcul quantique.
