КВАНТОВЫЙ ТЕРМОМЕТР С РАДИОФОТОННЫМ ОПРОСОМ

Аннотация

Квантовый датчик с азот-замещённой вакансией в алмазе (NV-центр) - потенциальный высокоточный наноразмерный термометр на основе сенсорных технологий, свойства которых основаны на преимуществах квантовой физики. NV-центры обладают непарными электронными спинами в решетке алмаза, которые могут быть обнаружены оптически, методом оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР). Частота расщепления ОДМР D при нулевом магнитном поле примерно равна 2,87 ГГц. В настоящей статье обзорно рассмотрены протоколы измерения температуры, применяемые при анализе смещения частоты D ОДМР в алмазных кристаллах с азот-замещенной вакансией, показаны их достоинства и недостатки, предложены варианты их модернизации на основе радиофотонных подходов. Использование радиофотонных подходов по методам Ильина-Морозова и сверхузкополосного пакета дискретных частот позволяет значительно упростить структуру квантовых термометров и не использовать достаточно мощные СВЧ- и РФ-генераторы, которые могут создавать существенную помеховую картину. Из приведенных результатов обзорного анализа сделан вывод, что радиофотонные подходы на основе указанных методов для формирования микроволнового и радиочастотного излучения и зондирования ими спектра ОДМР, являются перспективными и требуют дальнейших исследований, в том числе, в рамках программы Приоритет-2030. Кроме того, их применение подводит разработчиков к возможности решения задачи создания полностью оптической структуры квантового термометра, например, с использованием эффекта электромагнитно-индуцированной прозрачности.