普渡大学的研究人员取得了重大进展，创造了一维氮化硼纳米管（BNNTs），目前正在申请专利。这些纳米管包含自旋量子比特或自旋缺陷，在高分辨率下检测偏轴磁场的能力远超过传统的扫描探针磁场显微镜中通常使用的金刚石尖端。
物理学和电气与计算机工程教授李通昌正处于这一创新工作的最前沿。他还与普渡量子科学与工程研究所有联系。他的团队包括研究生高星宇、苏穆克·维迪亚和萨克希·迪克希特，他们是发表在同行评审杂志《自然通讯》上的一项研究的共同作者。
李解释说：“BNNT自旋量子比特对偏轴磁场的灵敏度超过了金刚石氮空位中心，后者主要响应与其轴对齐的磁场，但对垂直磁场的响应较少。此外，BNNT比脆弱的金刚石尖端更具成本效益且更耐用。”
BNNT的潜在应用包括评估磁场变化的量子传感技术，以及在原子级别收集数据。
高补充道：“它们在半导体行业和纳米级MRI（磁共振成像）中也很有价值。”
李已向普渡创新技术商业化办公室分享有关这些纳米管自旋量子比特的见解，该办公室已采取措施申请专利以保护这一知识产权。
BNNT自旋量子比特的测试与进展
团队在专门构建的实验室设备上测试了他们的系统，该设备包括激光器、探测器和信号发生器，用于管理纳米管自旋量子比特的量子状态。
维迪亚指出：“这些BNNT自旋量子比特对磁场有响应，并具有光学检测的磁共振。当它们与磁场相互作用时，BNNT中的自旋量子比特的能级发生变化，并可以利用光进行测量。”
在初步测试中，BNNT的性能与金刚石尖端相当。
迪克希特提到：“考虑到氮化硼纳米管的尺寸远小于金刚石尖端，我们预计该系统将获得更好的结果。”
李表示，普渡团队专注于提高BNNT自旋量子比特系统的空间分辨率和磁场灵敏度。这些进展可能促进对原子级现象的量子传感。
维迪亚解释道：“这将允许对表面磁特性进行极其详细的扫描。通过提高灵敏度，我们可以获取更准确的信息或实现对外部磁场的更快读数，这在量子科学、数据存储以及医学和半导体应用中都具有重要意义。”
