Dans le domaine des technologies quantiques, la recherche sur les capteurs quantiques en diamant attire l’attention. Le laboratoire d’Ania Jayich à l’Université de Californie à Santa Barbara a réalisé des avancées majeures à l’intersection de la science des matériaux et de la physique quantique. Ce laboratoire utilise des diamants cultivés en laboratoire pour explorer l’utilisation de défauts artificiels (qubits de spin) dans le diamant pour la détection quantique.

La chercheuse distinguée du laboratoire, Lillian Hughes, a démontré, dans trois articles coécrits avec Jayich, qu’il est possible non seulement d’aligner et d’intriquer des qubits individuels dans le diamant, mais aussi d’aligner et d’intriquer des ensembles bidimensionnels de nombreux défauts. Cette percée rend possible l’obtention d’un avantage quantique métrologique en milieu solide, jetant les bases du développement des technologies quantiques de nouvelle génération. Hughes a déclaré : « Nous pouvons contrôler la densité et la dimension des spins des centres NV dans le diamant, formant des couches bidimensionnelles denses et limitées en profondeur. »

Jayich explique que les défauts de type centre NV possèdent des états de spin à longue durée de vie, utilisables pour la détection quantique. Contrairement aux expériences de détection quantique dans des systèmes solides précédents, les résultats de Hughes exploitent des ensembles de spins denses à interactions très fortes, offrant un avantage quantique supplémentaire par un comportement collectif, améliorant le rapport signal/bruit et la sensibilité. Jayich ajoute que l’utilisation de matériaux solides comme le diamant est plus facile à intégrer que les capteurs atomiques en phase gazeuse, et permet une proximité avec le système étudié, avec des applications potentielles pour la détection de systèmes biologiques.