瑞士研發可精確測定電磁波頻率的量子傳感器

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工大學發布消息稱，該校固體物理實驗室研發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的量子系統(量子比特)，借助微波或激光作用可對其狀態進行調控，將其置于一種處于兩個能態復合的狀態，可測量微弱的電場或磁場。

 

因這種相干狀態持續時間很短，很快會被外界干擾破壞，所以一次測量難以獲得精確結果?？蒲袌F隊通過多次反復測量來“延長”測量的時間，并研發出一種精確的“時鐘”實現多次測定結果的同步。實驗結果顯示，這種量子傳感器的測量精度達到百萬分之一赫茲，而且靈敏度極高，實際測定的信號強度為170微特斯拉，只相當于地球表面磁場強度的百分之一，信噪比達到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，用于研究物質微觀結構、分子原子運動過程等。