I diamanti, ben oltre il loro ruolo tradizionale di gemme, sono all'avanguardia di una rivoluzione quantistica in via di sviluppo centrata su tecnologie di sensing e quantistiche di nuova generazione.

Gli scienziati hanno scoperto che introducendo deliberatamente piccole imperfezioni nella struttura cristallina del diamante — in particolare centri di vuoto azotati (NV) — questi materiali diventano dei rivelatori straordinariamente sensibili a fenomeni elettromagnetici e quantistici, abilitando applicazioni che potrebbero ridisegnare molteplici settori.

I ricercatori stanno sviluppando "diamanti quantistici" che sfruttano questi difetti ingegnerizzati per rilevare minime variazioni dei campi magnetici ed elettrici, con potenziali applicazioni nella navigazione ultra-precisa, nella diagnostica medica, nell'analisi dei materiali e oltre.

Il robusto funzionamento a temperatura ambiente dei dispositivi quantistici basati su diamante offre un vantaggio pratico rispetto a molti altri materiali quantistici che richiedono un raffreddamento estremo.

Al centro di questo spostamento tecnologico ci sono i centri NV nel diamante sintetico, in cui un atomo di azoto e una vacanza adiacente all'interno della rete agiscono come sensori quantistici.

Le variazioni negli stati di spin a questi difetti possono essere misurate con precisione notevole, guidate dalla loro interazione con campi esterni.

Gli scienziati stanno esplorando applicazioni che vanno dall'esplorazione geologica al rilevamento di segni precoci di malattie, dove i sensori quantistici in diamante potrebbero sostituire o ampliare gli strumenti esistenti come elettrocardiogrammi o sistemi di navigazione dipendenti da satellite.

Un ecosistema in crescita di aziende e istituzioni di ricerca sta ora commercializzando la tecnologia dei diamanti quantistici.

Element Six, una controllata di De Beers, è leader nella produzione di diamanti quantistici coltivati in laboratorio, mentre altre aziende e gruppi di ricerca, tra cui Quantum Brilliance e laboratori accademici, stanno sviluppando fonderie, sensori e processori che sfruttano le proprietà quantistiche del diamante.

Scoperte parallele nella ricerca sui diamanti quantistici stanno ampliando le capacità.

I fisici hanno dimostrato nuove interazioni dei centri NV del diamante con strutture fotoniche ingegnerizzate, che potrebbero migliorare il controllo e la lettura degli stati quantistici essenziali per il calcolo e la comunicazione.

Alcuni studi hanno mostrato come ensemble di spin ingegnerizzati nel diamante possano fornire prestazioni di sensing quantistico migliorate, sottolineando ulteriormente il ruolo del diamante come piattaforma per la tecnologia quantistica pratica.

Sebbene la piena realizzazione commerciale sia ancora in fase di sviluppo, i materiali quantistici in diamante stanno già accelerando i progressi verso dispositivi quantistici compatti e durevoli che operano a temperatura ambiente.

La loro sensibilità e resilienza posizionano i diamanti come componenti fondamentali della prossima generazione di innovazione tecnologica, potenzialmente influenzando settori dalla sanità e difesa alla navigazione e al calcolo.