Спин на волокне

Помимо классических параметров тел, таких как координаты, скорость, у объектов квантового мира есть еще одна важная характеристика. Она называется «спин». Ее очень трудно определить в классических терминах. Она определяется в некотором обобщенном сложном пространстве, которое специально вводится для спина. Это сугубо квантовая величина и сугубо квантовое свойство. Необходимость введения этой величины возникла для объяснения ряда важных классических экспериментов на заре квантовой физики в 1924 году. Предположили, что, помимо классических переменных, таких как координата и скорость, объекты квантового мира обладают дополнительной величиной — спином.

Несмотря на свою эфемерность и трудность для определения, объяснения, спин играет очень важную роль в технологиях. Современные технологии позволяют создавать устройства, которые работают на переносе спина. Точно так же как есть устройства электроники, которые работают на переносе электрического тока, есть устройства, которые называются устройствами спинтроники. Целая область твердотельной электроники носит такое название. Такие системы основаны на свойствах спина. На том, что у микроскопических частиц есть спин, основано большое количество диагностических методик: спектроскопия ядерного магнитного резонанса, магнитно-резонансная томография, которая с успехом используется для исследования мозга, функциональная магнитно-резонансная томография основана на том, что у частиц есть спин.

Если мы научимся видеть, как сдвигается магнитно-спиновый резонанс, мы получим очень чувствительный датчик магнитного поля, который соединен с волокном, или датчик температуры, который также соединен с волокном. В наших работах мы воспользовались уже имеющимися технологиями, которые позволяют создать большую концентрацию NV-дефектов в кристаллической решетке алмаза, для того чтобы реализовать такого рода сенсоры, датчики магнитного поля, датчики температуры в волоконном формате.