記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊的孫方穩(wěn)小組實驗實現(xiàn)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)度低且易受干擾等特點。因此，微納電磁場探測技術(shù)需要同時解決高空間分辨力、高測量靈敏度及對待測量非破壞性等難題和挑戰(zhàn)。
科研人員提出利用量子傳感和量子探針等新思想和新方法，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)，實現(xiàn)了同時具有高空間分辨力、高測量靈敏度及對待測量非破壞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。實驗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，將有望能應(yīng)用在活體生物檢測中。進(jìn)一步，他們將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進(jìn)行了非破壞性測量，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用化的量子傳感打下了基礎(chǔ)，將應(yīng)用在微納電磁場及光電子芯片的檢測，并拓寬了遠(yuǎn)場超分辨成像技術(shù)的應(yīng)用場景。(記者 吳長鋒)
