中国科大实现纠缠增强纳米级单自旋量子传感

中国科学技术大学实现了纠缠增强的纳米级单自旋量子传感，为纳米级精密量子测量技术的发展铺平了道路。中国科学技术大学记者11月27日获悉，该校自旋磁共振实验室王亚教授等人与浙江大学海洋精密传感技术国家重点实验室合作，在纳米级量子精密测量领域取得重要进展，首次实现了噪声环境下纠缠增强型纳米级自旋回避。相关研究成果当天在线发表在《自然》杂志上。在微观世界中，“自旋”是电子的基本属性之一，就像微小的磁针一样。材料的许多宏观性质来源于微观“磁”的排列和相互作用。单一旋转的发现和对物质世界中最基本磁性单元的测量，不仅可以为理解物理性质提供新的视角，也为磁探测技术的发展和定量技术的进步奠定了坚实的基础。然而，由于物质中含有大量的自旋，探测单一自旋就像在喧闹的体育场里清晰捕捉到一个人的耳语一样，这对探测技术提出了前所未有的挑战。采用金刚石氮空位中心量子传感器一直是实现单一旋转的重要技术途径。通过长期积累，Aof研究团队开发出了高精度自旋量子控制技术和金刚石体积传感器件和设备，为纳米级精密测量技术的可持续发展铺平了道路。自主研发的超纯金刚石生长和定向笔排列技术，成功制备出间距小至5纳米的氮空位对结构。在检测方法上，研究团队创造性地制备了一对处于特殊扰动状态的色心，成功解决了长期存在的“信号放大”与“噪声干扰”之间的矛盾，空间分辨率提高了1.6倍。研究结果证实了量子限域在纳米尺度传感中的优势和巨大潜力，也表明金刚石量子传感器可以成为凝聚态物理、量子生物学和化学领域革命性的研究工具。 （记者陈弯弯）