研究人员创建了与方向无关的磁场传感纳米管自旋量子比特

普渡大学的研究人员开发了正在申请专利的一维氮化硼纳米管（BNNT），其中含有自旋量子比特或自旋缺陷。BNNT在高分辨率检测离轴磁场方面比扫描探针磁场显微镜中使用的传统金刚石尖端更敏感

物理、电气和计算机工程教授李同仓领导了一个团队，该团队开发了具有光学活性自旋量子比特的BNNT。他也是普渡大学量子科学与工程研究所的教员。该团队包括普渡大学的研究生Xingyu Gao、Sumukh Vaidya和Saakshi Dikshit，他们是发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文的合著者

李说：“BNNT自旋量子位比金刚石氮空位中心对检测离轴磁场更敏感，金刚石氮空位主要对平行于其轴但不垂直的磁场敏感。”。“BNNT也比脆性金刚石尖端更具成本效益，并提供更大的弹性。”

BNNT应用包括测量磁场变化并在原子水平收集和分析数据的量子传感技术

高说：“它们在半导体行业和纳米级MRI或磁共振成像中也有应用。”

测试和开发BNNT自旋量子比特

该系统在定制的实验室系统上进行了测试，包括激光器、探测器和用于控制纳米管自旋量子比特量子态的信号发生器

Vaidya说：“这些BNNT自旋量子位对磁场敏感，并表现出光学检测的磁共振。”。“当暴露在磁场中时，BNNT内自旋量子位的能级会发生变化，这可以用光来测量。”

在第一次演示中，BNNT的表现与金刚石尖端相当

Dikshit说：“由于氮化硼纳米管在空间上比金刚石尖端小得多，我们希望能够为该系统实现更高的数量。”

李说，普渡大学的研究人员正在寻求提高BNNT自旋量子比特系统的空间分辨率和磁场灵敏度。这些改进可以在原子尺度上实现对现象的量子传感

Vaidya说：“这将能够对表面磁性进行非常高分辨率的扫描。”。“通过提高灵敏度，我们可以获得更精确的信息，也可以更快地读出外部磁场，这两者在量子科学、存储、医疗和半导体行业都有应用。”