康奈尔大学教授格雷戈里·福克斯表示，就量子传感器材料而言，钻石是最好的材料。现在，他和一组科学家通过生成钻石在微观振动下的精美图像，进一步提高了钻石的性能。

该团队由美国能源部阿贡国家实验室、康奈尔大学和普渡大学的研究人员组成，在量子信息科学方面取得了双重进步。

首先，他们用声波脉冲钻石，拍摄钻石振动的X射线图像，并测量原子根据波频率压缩或膨胀的程度。

其次，他们将原子应变与另一种原子特性——自旋(所有原子物质的特殊特征)联系起来，并定义了两者之间的数学关系。

这一发现对于量子传感至关重要，量子传感利用原子的特殊性质进行测量，其精度远高于我们目前的测量能力。预计量子传感器将在未来几十年内广泛应用于医学、导航和宇宙学。

摇晃并旋转

科学家利用自旋来编码量子信息。通过确定钻石中自旋对应变的反应，研究小组提供了如何操纵它的手册：以这种方式微摇钻石，自旋就会发生这么多的变化。以这种方式摇动钻石，自旋就会发生这么多的变化。

该项研究发表在《应用物理评论》上，是首次有人直接测量千兆赫频率(每秒数十亿个脉冲)下钻石的相关性。

这也是量子科学界为精确连接各种材料中的原子应变和相关自旋而做出的更大努力的一部分。例如，阿贡国家实验室和芝加哥大学的研究人员之前测量了碳化硅中的自旋应变相关性，碳化硅是研究人员正在为量子应用设计的另一种恒星材料。

该小组的研究部分由阿贡国家实验室领导的美国能源部国家量子信息科学研究中心 Q-NEXT 资助。

“我们将方程的两边——自旋边和应变边——连接起来，直接比较钻石中发生的情况，”康奈尔大学应用与工程物理学院教授、Q-NEXT 合作者 Fuchs 说道。“直接将两者结合起来非常令人满意。”