Distributed Nanocrystal Arrays for Quantum Electronics and Sensing

用于量子电子和传感的分布式纳米晶体阵列

基本信息

  • 批准号:
    2126275
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Title: Distributed Nanocrystal Arrays for Quantum Electronics and SensingAbstract:This award is to explore fundamental science and engineering for processing diamond crystals for applications in quantum computing, encryption, biolabeling and transduction, and magnetic field sensing. Especially, diamond containing nitrogen impurity creates nitrogen-vacancy (NV) defect centers, which can be controlled by microwave, laser signal and electric field for use in quantum electronics, medicine, national security, and defense. Some of these applications require small size diamond crystals containing preferably only one type of defects that are arranged into isolated diamond crystal arrays for greatest sensitivity, individual addressability and applicability. The objectives are to process isolated diamond crystal arrays with these attributes for demonstrating selective addressability, ease in read-write capability, and enhanced signals from associated quantum phenomena for quantum electronics and magnetic field sensing. In addition, the project provides education and training to graduate and undergraduate students towards workforce development and careers in academia or industry. The research findings are disseminated to the scientific community and expected to have significant impacts on several national initiatives such as advanced nanotechnology, quantum information sciences, optoelectronics, medicine, and national security.The scientific and technical aims of the research program are aimed to (1) develop a fundamental research on processing of isolated diamond crystal arrays of high crystal quality containing oriented NV centers created through understanding of the roles of in situ doping by nitrogen, diamond nucleation and growth mechanisms, substrate orientation, and applied electric and magnetic field during processing using Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (MPECV, (2) characterize quantitatively the spin state addressability based on changes to optical emission upon exposure of crystals to microwave and laser light, and (3) study the quantum phenomena and magnetic field sensing using NV centers in isolated diamond crystal arrays. These efforts are expected to significantly contribute towards advancement of future quantum-based computers and solid-state magnetic field sensors. The proposed research is also expected to widely contribute to several STEM disciplines encompassing engineering, medicine , physics and chemistry. "This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
标题:用于量子电子和感应摘要的分布式纳米晶体阵列:该奖项旨在探索用于处理钻石晶体的基本科学和工程,以应用量子计算,加密,生物标记和转导以及磁场感测。尤其是,含氮杂质的钻石会产生氮 - 脱位(NV)缺陷中心,可以通过微波,激光信号和电场来控制量子,用于量子电子,医学,国家安全和防御。这些应用中的一些需要小型钻石晶体,最好只有一种排列在孤立的钻石晶体阵列中的缺陷,以获得最大的灵敏度,个人的可寻址性和适用性。这些目标是用这些属性来处理孤立的钻石晶体阵列,以证明可选择性的可寻址性,易于阅读作用的能力以及相关的量子现象的增强信号用于量子电子和磁场传感。此外,该项目还为研究生和本科生提供教育和培训,以实现学术界或行业的劳动力发展和职业。研究发现将分解给科学界,并有望对几项国家倡议产生重大影响使用微波血浆增强的化学蒸气沉积(MPECV,(2)在处理过程中,使用晶体对晶体曝光到光学范围的磁场,并(2)用微波化的化学蒸气沉积(MPECV)来处理旋转状态的变化,从而通过晶体曝光到微波和高压液的磁场(3),通过降低了微波和(3),通过晶体的磁性变化,使用微波和(3)研究晶体的变化,并(3)研究了微光和高压剂的平衡(3)孤立的钻石晶体阵列预计将显着有助于进步的未来量子的计算机和固态磁场传感器。拟议的研究还预计将广泛促进几个涵盖工程,医学,物理和化学的茎学科。 “该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准来评估值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Diamond nucleation in carbon films on Si wafer during microwave plasma enhanced chemical vapor deposition for quantum applications
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Vidhya Sagar Jayaseelan;Raj N. Singh
  • 通讯作者:
    Vidhya Sagar Jayaseelan;Raj N. Singh
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了