【​我国科技网】我国科学家完成皮特斯拉水平的高活络微波磁场量子丈量

  记者从我国科学技能大学了解到，该校中科院微观磁共振要点实验室杜江峰、石展开、孔飞等人，根据金刚石氮-空位（NV）色心量子传感器完成了皮特斯拉水平的高活络微波磁场丈量。该项研讨成果日前宣布在《科学展开》上。

  科学研讨中，完成对高频微波的高活络丈量能够为高场高频磁共振谱学、太赫兹成像、乃至天文学观测供给根底支撑。使用从原理上改造的量子传感技能能够极大的提高微波的丈量活络度，在曩昔的十几年中得到了广泛的研讨和展开。现在，常见的量子传感器包括里德堡原子、原子磁力计、超导量子干与仪、金刚石NV色心等。其间NV色心体系因共同的载体稳定性和室温大气环境兼容性，成为极具展开前途的固态量子传感器，提高勘探活络度是最重要的展开趋势之一。

  提高活络度最直接的途径是使用很多NV色心展开并行丈量。因为单个NV色心的尺度只要原子级，即使是毫米级芯片巨细的金刚石中也能够集成数以亿万计的NV色心。可是跟着尺度的添加，对一切的NV色心同步地进行量子调控变得更困难。

  为此，研讨人员提出一种无需杂乱量子调控的丈量计划，引进一个稍强的辅佐微波与被测微波干与，发生拍频振动，相应地NV荧光也会发生频率为拍频的振动，其振幅与待测微波起伏成正比，相当于用辅佐微波“扩大”了待测微波。使用该办法，研讨团队在体积为0.04立方毫米包括2.8乘10的13次方个NV色心的金刚石量子传感器上成功完成了微波磁场丈量，比较此前该体系完成的亚微特斯拉目标水平，丈量活络度提高了近十万倍。该办法避免了杂乱的同步量子控制，能够直接推行到包括更多NV色心的更大体积的金刚石量子传感器上，未来有望将丈量活络度逐渐提高至更高量级。

  该计划为金刚石量子传感体系的小型化奠定根底，一起也向着金刚石量子传感器在无线通信、磁共振检测等范畴的实用化迈出了重要的一步。