瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)發(fā)布消息稱，該校固體物理實驗室研發(fā)成功一種可精確測定電磁波頻率的量子傳感器。

這種量子傳感器的基礎(chǔ)材料是寶石，具有完好的由碳原子形成的晶格，通過將氮原子滲入其中，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”，形成所謂“氮-空穴-中心”，這種空穴是具有兩個能級態(tài)的量子系統(tǒng)（量子比特），借助微波或激光作用可對其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控，將其置于一種處于兩個能態(tài)復(fù)合的狀態(tài)，可測量微弱的電場或磁場。

因這種相干狀態(tài)持續(xù)時間很短，很快會被外界干擾破壞，所以一次測量難以獲得精確結(jié)果。科研團(tuán)隊通過多次反復(fù)測量來“延長”測量的時間，并研發(fā)出一種精確的“時鐘”實現(xiàn)多次測定結(jié)果的同步。實驗結(jié)果顯示，這種量子傳感器的測量精度達(dá)到百萬分之一赫茲，而且靈敏度極高，實際測定的信號強度為170微特斯拉，只相當(dāng)于地球表面磁場強度的百分之一，信噪比達(dá)到10000比1。

這種量子傳感器可制成納米尺度的探針，配合核磁共振技術(shù)，用于研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、分子原子運動過程等。

2017-06-23  來源：科技部