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中国科大完成纳米级空间辨别电磁场量子传感 2019-10-21

我校郭光灿院士团队在适用化量子传感的研讨中获得紧张停顿,该团队的孙方稳小组实行完成50纳米空间辨别力高精度多功用量子传感。该系列研讨效果发布在使用物理威望期刊《Physical Review Applied》上。

微纳光电子技能曾经成为以后信息范畴的中心技能之一,同时也在动力、情况、生物医学等范畴发扬紧张作用。普通状况下,微纳光电子器件具有尺寸小、电磁场强度低且易受搅扰等特点。因而,微纳电磁场探测技能需求同时处理地面间辨别力、高丈量敏捷度及看待丈量非毁坏性等困难和应战。我实行室孙方稳小组聚焦于上述微纳电磁场丈量的应战和难点,提出应用量子传感和量子探针等新头脑和新办法,开展了具有纳米级空间辨别力的远场光学超辨别成像新技能。联合高保真器量子态调控技能,完成了同时具有地面间辨别力、高丈量敏捷度及看待丈量非毁坏的微纳电磁场丈量技能。

孙方稳小组起首基于金刚石氮-空地色心中电荷态的调控,提出并完成了具有纳米级空间辨别力超低泵浦功率的电荷态耗尽纳米成像术(Charge State Depletion nanoscopyCSD),完成了4.1纳米空间辨别力的电子自旋量子态的成像与检测。实行取得的成像辨别力是光学衍射极限的1/86,超越了受激辐射消耗荧光显微成像术(STimulated Emission Depletion microscopy, STED2014年度诺贝尔化学奖)所取得的1/67的精度,所用的泵浦功率仅仅是STED成像术的1/1000,将无望能使用在活体生物检测中。该任务发布在Phys. Rev. Appl. 7, 014008 (2017) 上,并选为当期编辑引荐论文。别的,提出日期门控技能,完成成像信号比照度的进步,完成了高比照度的量子成像。任务发布在Phys. Rev. Appl. 11, 064024 (2019) 上。进一步,将CSD纳米成像术与荧光寿命成像、光学偏振态检测、电子自旋态高保真器量子操控技能相联合,完成了对金属纳米线构造所携带的光场态密度、偏振、电流及其发生的磁场等多个物理量的停止了非毁坏性丈量,空间辨别力达50纳米。由于空间辨别力的进步,使得该微纳光电磁场的探测精准度超越了96%。该任务发布在Phys. Rev. Appl. 12, 044039 (2019) 上。

该系列任务为地面间辨别力非毁坏电磁场检测和适用化的量子传感打下了根底,将使用在微纳电磁场及光电子芯片的检测,以及微纳标准电磁场与物质互相作用的研讨。别的,绝对于生物分子的地面间辨别力成像,该任务还拓宽了远场超辨别成像技能的使用场景。

该系列论文的第一著作人是中科院量子信息重点实行室陈向东副研讨员。上述研讨失掉科技部、国度基金委、中国迷信院和安徽省的支持。

附文章链接:

http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.12.044039

http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.11.064024

http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.7.014008


(中科院量子信息重点实行室、中科院量子信息和量子科技创新研讨院、科研部)


     
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