A gyémántok, amelyek messze túlmutatnak hagyományos drágakő szerepükön, a következő generációs érzékelés és kvantumtechnológia középpontjában álló fejlődő kvantumforradalom élvonalában vannak.

A tudósok felfedezték, hogy ha szándékosan apró tökéletlenségeket vezetnek be a gyémánt kristályszerkezetébe - különösen nitrogén-vákuum (NV) központokat - ezek az anyagok rendkívül érzékeny érzékelők lesznek elektromágneses és kvantumjelenségekre, lehetővé téve olyan alkalmazások megvalósítását, amelyek számos iparágat átalakíthatnak.

A kutatók "kvantumgyémántokat" fejlesztenek, amelyek ezeket a tervezett hibákat kiaknázva képesek észlelni a mikroszkopikus mágneses és elektromos mezőváltozásokat, potenciális felhasználási lehetőségekkel az ultraprecíz navigáció, orvosi diagnosztika, anyagvizsgálat és azon túl.

A gyémánt alapú kvantum eszközök robusztus, szoba hőmérsékleten működése gyakorlati előnyt nyújt sok más kvantumanyaghoz képest, amelyek extrém hűtést igényelnek.

E technológiai váltás középpontjában szintetikus gyémánt NV központjai állnak, amelyekben egy nitrogénatom és egy szomszédos vákuum a rácsban kvantum érzékelőként működik.

A spinállapotokban bekövetkező változások ezekben a hibákban figyelemre méltó pontossággal mérhetők, az externális mezőkkel való kölcsönhatásuk révén.

A tudósok alkalmazásokat kutatnak a geológiai felfedezésektől a betegség korai jeleinek észleléséig, ahol a kvantumgyémánt érzékelők helyettesíthetik vagy kiegészíthetik a meglévő eszközöket, mint például az elektrokardiogramok vagy a műholdfüggő navigációs rendszerek.

Egyre bővülő ökoszisztéma vállalatokból és kutatóintézetekből jelenleg komercializálja a kvantumgyémánt technológiát.

Az Element Six, a De Beers leányvállalata vezeti a laboratóriumban termesztett kvantumgyémántok előállítását, miközben más cégek és kutatócsoportok, köztük a Quantum Brilliance és a tudományos laboratóriumok, gyártókat, érzékelőket és processzorokat fejlesztenek, amelyek a gyémánt kvantum tulajdonságait kihasználják.

Párhuzamos áttörések a kvantumgyémánt kutatásban bővítik a lehetőségeket.

A fizikusok új kölcsönhatásokat mutattak be a gyémánt NV központjai és a tervezett fotonikus struktúrák között, amelyek javíthatják a kvantumállapotok vezérlését és kiolvasását, ami nélkülözhetetlen a számításhoz és a kommunikációhoz.

Más kutatások megmutatták, hogyan lehet a gyémántban tervezett spin-ensemblek fokozott kvantumérzékelési teljesítményt nyújtani, tovább hangsúlyozva a gyémánt szerepét a gyakorlati kvantumtechnológia platformjaként.

Bár a teljes kereskedelmi megvalósulás még alakul, a gyémánt kvantummateriálisok már most felgyorsítják a szobahőmérsékleten működő kompakt, tartós kvantum eszközök fejlődését.

Érzékenységük és ellenállásuk a gyémántokat a következő generációs technológiai innováció alapvető komponenseiként pozicionálja, potenciálisan hatással az egészségügyre, védelemre, navigációra és számítástechnikai területekre.