可精确测定电磁波频率的量子传感器

寂静回声

近日，瑞士苏黎世联邦理工大学发布消息称，该校固体物理实验室研发成功一种可精确测定电磁波频率的量子传感器。



这种量子传感器的基础材料是宝石，具有完好的由碳原子形成的晶格，通过将氮原子渗入其中，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”，形成所谓“氮-空穴-中心”，这种空穴是具有两个能级态的量子系统(量子比特)，借助微波或激光作用可对其状态进行调控，将其置于一种处于两个能态复合的状态，可测量微弱的电场或磁场。

因这种相干状态持续时间很短，很快会被外界干扰破坏，所以一次测量难以获得精确结果。科研团队通过多次反复测量来“延长”测量的时间，并研发出一种精确的“时钟”实现多次测定结果的同步。实验结果显示，这种量子传感器的测量精度达到百万分之一赫兹，而且灵敏度极高，实际测定的信号强度为170微特斯拉，只相当于地球表面磁场强度的百分之一，信噪比达到10000比1。

这种量子传感器可制成纳米尺度的探针，配合核磁共振技术，用于研究物质微观结构、分子原子运动过程等。

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