تصنيع مسبار الماس عالي الجودة، بما في ذلك نمو الماس فائق النقاء، وحقن الأيونات، وعملية معالجة النانو الدقيقة، وإتقان العملية الأساسية لإعداد وقت التماسك وأجهزة استشعار الكم الماسية عالية الاستقرار.
دقة مكانية فائقة الدقة لقياس الدقة الكمومية للمجال المغناطيسي والمجال الكهربائي ودرجة الحرارة على مقياس النانومتر.
معالجة الحالة الكمومية عالية الدقة. مع 50 بيكو ثانية من مكونات تعديل الموجات الدقيقة عالية الطاقة ذات النطاق العريض ذات الدقة العالية لتحقيق تلاعب كمي متماسك منخفض الضوضاء وفعال وسريع للدوران.
يمكن إجراء تجارب طويلة غير مراقبة. برنامج التحكم الذكي ونظام الحصول على الإشارة، بما في ذلك التجربة التلقائية لمركز الألوان، والمعايرة التلقائية للمسار البصري، والضبط التلقائي للمجال المغناطيسي، وما إلى ذلك.
تطبيقات في التحليل الطيفي والتحليل الهيكلي
يمكن تطبيق التحليل الطيفي ذو الدوران الفردي الكمي الماسي CIQTEK على تحليل بنية ووظيفة الجزيئات البيولوجية الكبيرة، وتصوير الجزيء المفرد، والتصوير تحت الخلوي، وفرز الخلايا، وما إلى ذلك، ويمتد مقياس القياس من نانومتر إلى ميكرومتر.
- الرنين المغنطيسي الإلكتروني (EPR) للبروتين المنفرد والجزيء المنفرد
تمت دراسة التحليل الطيفي EPR (ESR) لجزيئات البروتين الفردية في الظروف المحيطة من خلال تحليل التفاعل بين مركز NV ودوران الإلكترون الخارجي. يمكن لقياس المواد على المستوى النانوي أو حتى على مستوى دوران واحد الحصول على معلومات مخفية بواسطة المتوسط الإحصائي للمجموعة، لفهم بنية المواد وخصائصها بشكل أكثر جوهرية.
- الرنين المغناطيسي النووي على المستوى النانوي
في مجال الرنين المغناطيسي النووي الجزيئي الفردي، تم إحراز تقدم سريع في السنوات الأخيرة. وفي عام 2016، تم الحصول على أطياف الرنين المغناطيسي النووي للبروتينات الفردية باستخدام هذه التقنية. مع تطور التكنولوجيا، تم تحسين حل التحول الكيميائي بشكل كبير. يمكن تحقيق دقة 1 هرتز (حجم العينة: بيكوليتر)، ويمكن تحقيق الرنين المغناطيسي النووي على نطاق خلية واحدة.
- الكشف عن درجة الحرارة والمجال المغناطيسي وإمكانية العمل في الخلايا الحية
إن تطبيق مركز NV في الجسيمات النانوية الماسية لتتبع الخلايا الحية في الوقت الفعلي يمكن أن يحقق قياس درجة الحرارة المحلية على المستوى النانوي، وذلك لمراقبة التغيرات في درجات الحرارة المحلية في الحالات النشطة مثل الخلايا السرطانية والتغذية المرتدة على ظروفها الفسيولوجية. إن تطبيق مراكز الألوان NV للكشف عن إمكانات عمل الخلايا العصبية المفردة في الديدان قد وضع الأساس لتطبيق هذه التكنولوجيا في مجال علم الأعصاب. يتم تحقيق تصوير المجال المغناطيسي للبكتيريا المغنطيسية من خلال تطبيق الخواص المغناطيسية لمراكز NV.
تطبيقات في الحوسبة الكمومية
- الحوسبة الكمومية
تشير الحوسبة الكمومية إلى استخدام ظواهر ميكانيكا الكم لدراسة أنظمة الحوسبة لإجراء عمليات البيانات.
- مراكز Diamond NV على شكل Qubits
يمكن تهيئة الدوران المركزي NV في الماس ومعالجته وقراءته بكفاءة عالية في الظروف المحيطة، وله وقت تماسك طويل، وهو كيوبت مثالي.
- أمثلة على تطبيقات الحوسبة الكمومية
> التحكم الكمي عالي الدقة
يمكن استخدام نبض الميكروويف للتحكم في قلب حالة الدوران لمركز NV لتشكيل بوابة كمومية. يمكن أن تصل دقة تشغيل البوابة الكمومية أحادية البت إلى 99.99% من خلال تصميم متطور لتسلسل النبض. هذا هو السجل الحالي لإخلاص البوابة الكمومية أحادية البت ويصل إلى عتبة التسامح مع الخطأ.
> خوارزمية الكم
تستخدم خوارزمية الكم العديد من الخصائص الأساسية لميكانيكا الكم، مثل التراكب الكمي، والتوازي، والتشابك، وانهيار القياس، وما إلى ذلك. تساعد هذه الخصائص الفيزيائية بشكل كبير في تحسين الكفاءة الحسابية وتشكل وضعًا حسابيًا جديدًا تمامًا - خوارزمية الكم. تم عرض خوارزمية D - J وخوارزمية تحليل الأعداد الكبيرة باستخدام مركز NV، وهي خطوة أساسية نحو تحقيق الكمبيوتر الكمي لدرجة حرارة الغرفة
> تصحيح الخطأ الكمي
الأخطاء دائمًا لا مفر منها، سواء في الحوسبة الكلاسيكية أو الكمومية. في معالجة المعلومات الكلاسيكية، غالبًا ما يتم استخدام الترميز لتقليل احتمالية الخطأ. وبالمثل، في الحساب الكمي، يمكن أيضًا تقليل احتمالية حدوث الخطأ من خلال تصحيح الخطأ الكمي. يمكن تشغيل دوران الإلكترون في الماس بسرعة، في حين أن الدوران النووي له وقت تماسك أطول. يتم استخدام النظام الهجين الذي يتكون من الدوران الإلكتروني والسبين النووي القريب لإظهار عملية تصحيح الخطأ الكمي، وهي خطوة حاسمة نحو قابلية التوسع في الحساب الكمي.
