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高精度量子測量術(shù)在實現(xiàn)

更新時間:2013-04-26點擊次數(shù):636

  

高精度量子測量術(shù)在實現(xiàn)

來源:北京北信

如何提高測量精度,數(shù)百年來一直是科學研究的主要課題和技術(shù)發(fā)展的主要追求目標。因此,新型的測量技術(shù)不斷被開發(fā),而其中zui有吸引力的就是利用量子力學基本原理實現(xiàn)的量子測量方法。隨著量子力學的發(fā)展以及相關(guān)量子信息技術(shù)的開發(fā)和應用,量子測量一方面可以實現(xiàn)超過經(jīng)典測量極限的高精度測量,另一方面可以實現(xiàn)經(jīng)典方式無法完成的各種測量。

  日前記者從科大獲悉,該校郭光燦院士領(lǐng)導的中科院量子信息重點實驗室孫方穩(wěn)研究組,在上利用量子統(tǒng)計測量技術(shù)實現(xiàn)不受傳統(tǒng)光學散射極限限制的相鄰發(fā)光物體的測量和分辨,其精度可以達到納米量級。研究成果近日發(fā)表在刊物《物理評論快報》上。

  孫方穩(wěn)研究組利用物體發(fā)光的量子統(tǒng)計屬性,設計并實驗實現(xiàn)了不受經(jīng)典光學散射極限限制的量子統(tǒng)計測量技術(shù),其精度可達納米量級。實驗中,他們用氮原子取代金剛石材料中的一個碳原子,與近鄰的空穴形成氮空穴色心——一種極其微小的發(fā)光體。然后,他們巧妙地利用簡單的光學收集裝置,通過探測色心所發(fā)出的光子數(shù),基于它們的量子統(tǒng)計屬性,成功實現(xiàn)了兩個相距8.5納米的氮空穴色心獨立成像和分辨,同時測量了每個色心的結(jié)構(gòu),測量精度達2.4納米。如果通過增加收集光子數(shù),可以把精度提高到1納米以內(nèi)。實驗中所需的光路簡單,測量系統(tǒng)穩(wěn)定,不受量子消相干效應的影響。

  量子統(tǒng)計測量技術(shù)除了適用于相鄰物體的光學成像,還可以測量和分辨發(fā)光體的其他光學屬性,如發(fā)光壽命、波長等。同時,該測量技術(shù)可實時測量近鄰物體的動力學演化以及它們之間的相互作用,為實現(xiàn)進一步的量子信息技術(shù)提供了新的測量技術(shù),也將在化學、材料、生物醫(yī)學等方向得到應用。

 

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