近日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)發(fā)布消息稱，該校固體物理實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成功一種可精確測(cè)定電磁波頻率的量子傳感器。
這種量子傳感器的基礎(chǔ)材料是寶石，具有完好的由碳原子形成的晶格，通過(guò)將氮原子滲入其中，氮原子取代其中的部分碳原子并在氮原子附近的晶格中形成“空穴”，形成所謂“氮-空穴-中心”，這種空穴是具有兩個(gè)能級(jí)態(tài)的量子系統(tǒng)(量子比特)，借助微波或激光作用可對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控，將其置于一種處于兩個(gè)能態(tài)復(fù)合的狀態(tài)，可測(cè)量微弱的電場(chǎng)或磁場(chǎng)。
因這種相干狀態(tài)持續(xù)時(shí)間很短，很快會(huì)被外界干擾破壞，所以一次測(cè)量難以獲得精確結(jié)果?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過(guò)多次反復(fù)測(cè)量來(lái)“延長(zhǎng)”測(cè)量的時(shí)間，并研發(fā)出一種精確的“時(shí)鐘”實(shí)現(xiàn)多次測(cè)定結(jié)果的同步。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種量子傳感器的測(cè)量精度達(dá)到百萬(wàn)分之一赫茲，而且靈敏度極高，實(shí)際測(cè)定的信號(hào)強(qiáng)度為170微特斯拉，只相當(dāng)于地球表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的百分之一，信噪比達(dá)到10000比1。
這種量子傳感器可制成納米尺度的探針，配合核磁共振技術(shù)，用于研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、分子原子運(yùn)動(dòng)過(guò)程等。
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