科技日報合肥10月22日電 記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的孫方穩(wěn)小組實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了50納米空間分辨力高精度多功能量子傳感。該系列研究成果日前發(fā)表在應(yīng)用物理權(quán)威期刊《應(yīng)用物理評論》上。

微納光電子器件具有尺寸小、電磁場強(qiáng)度低、易受干擾等特點(diǎn)，因此，微納電磁場探測技術(shù)需要同時解決高空間分辨力、高測量靈敏度及非破壞性測量等難題和挑戰(zhàn)。

科研人員提出利用量子傳感和量子探針等新思路，發(fā)展了具有納米級空間分辨力的遠(yuǎn)場光學(xué)超分辨成像新技術(shù)。結(jié)合高保真度量子態(tài)調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了同時具有高空間分辨力、高測量靈敏度及非破壞性測量的微納電磁場測量技術(shù)。

科研人員首先基于金剛石氮—空位色心中電荷態(tài)的調(diào)控，提出并實(shí)現(xiàn)了具有納米級空間分辨力超低泵浦功率的電荷態(tài)耗盡納米成像術(shù)，實(shí)現(xiàn)了4.1納米空間分辨力的電子自旋量子態(tài)的成像與檢測。實(shí)驗(yàn)獲得的成像分辨力是光學(xué)衍射極限的1/86，超過了受激輻射損耗熒光顯微成像術(shù)，2014年度諾貝爾化學(xué)獎所獲得的1/67的精度，將有望應(yīng)用在活體生物檢測中。他們進(jìn)一步將CSD納米成像術(shù)與熒光壽命成像、光學(xué)偏振態(tài)檢測、電子自旋態(tài)高保真度量子操控技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對金屬納米線結(jié)構(gòu)所攜帶的光場態(tài)密度、偏振、電流及其產(chǎn)生的磁場等多個物理量的非破壞性測量，空間分辨力達(dá)50納米，使得該微納光電磁場的探測精準(zhǔn)度超過了96%。

這些系列成果為高空間分辨力非破壞電磁場檢測和實(shí)用化的量子傳感打下了基礎(chǔ)，將應(yīng)用于微納電磁場及光電子芯片的檢測，并拓寬遠(yuǎn)場超分辨成像技術(shù)的應(yīng)用場景。

（原標(biāo)題 我首次實(shí)現(xiàn)納米級空間分辨電磁場量子傳感）