Kvanttimagnetometrian

Kvanttimagnetometria on magnetometrian ala, joka hyödyntää kvanttimekaniikan ilmiöitä magneettikenttien mittaamiseen. Sen sijaan, että käytettäisiin klassisia menetelmiä, jotka perustuvat materiaalien magneettisten ominaisuuksien vuorovaikutukseen ulkoisten kenttien kanssa, kvanttimagnetometria käyttää kvanttitiloja, kuten atomien tai suprajohtavien piirien spin-tilojen herkkyyttä magneettikentille.

Yksi yleisimmistä kvanttimagnetometrian tyypeistä on optisesti pumpattu magnetometri. Nämä laitteet käyttävät laservaloa atomien spin-tilojen polarisoimiseen. Kun atomit altistuvat magneettikentälle, niiden spin-tilat muuttuvat, ja tämä muutos havaitaan mittaamalla valon polarisaation muutosta. Nämä magnetometrit voivat olla erittäin herkkiä ja pystyä mittaamaan hyvin pieniä magneettikenttiä.

Toinen merkittävä kvanttimagnetometrian tyyppi on suprajohtava kvantti-interferometris (SQUID) magnetometri. SQUIDit perustuvat Josephson-liitosten kvanttimekaanisiin ominaisuuksiin. Ne koostuvat kahdesta suprajohtavasta filamentista, jotka on yhdistetty kahdella Josephson-liitoksella. SQUIDit ovat erittäin herkkiä ja niitä käytetään laajalti tieteellisessä tutkimuksessa, lääketieteellisessä kuvantamisessa (kuten MEG) ja teollisuuden sovelluksissa.

Kvanttimagnetometrian etuja ovat sen erittäin korkea herkkyys, kyky mitata magneettikenttiä absoluuttisesti (toisin kuin monet klassiset magnetometrit, jotka mittaavat suhteellisia muutoksia) ja potentiaali pienikokoisiksi ja vähävirtaisia laitteiksi. Sovelluksia löytyy geofysiikasta, lääketieteestä, materiaalitieteestä ja teollisuusvalvonnasta. Kvanttimagnetometrian kehitys avaa jatkuvasti uusia mahdollisuuksia magneettikenttien tutkimiseen ja hyödyntämiseen.