日前,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰院士、王亞教授等人在量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,提出基于信號(hào)關(guān)聯(lián)的新量子傳感范式,實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛石內(nèi)點(diǎn)缺陷的高精度成像,并實(shí)時(shí)觀測(cè)了點(diǎn)缺陷的電荷動(dòng)力學(xué)。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于《自然·光子學(xué)》。
此次工作中,研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新的量子傳感范式,即利用多個(gè)量子傳感器之間的信號(hào)關(guān)聯(lián),提升對(duì)復(fù)雜對(duì)象的解析能力和重構(gòu)精度。研究團(tuán)隊(duì)基于自主發(fā)展的氮-空位色心制備技術(shù),可控制備出相距約200納米的三個(gè)氮-空位色心作為量子傳感系統(tǒng),通過(guò)對(duì)隨機(jī)電場(chǎng)探測(cè)展示了這種新的量子傳感范式。
金剛石是一種性能優(yōu)異的寬禁帶半導(dǎo)體材料,材料中點(diǎn)缺陷的電荷動(dòng)力學(xué)會(huì)帶來(lái)隨機(jī)的電場(chǎng)噪聲。研究團(tuán)隊(duì)成功對(duì)微米范圍內(nèi)16個(gè)點(diǎn)缺陷進(jìn)行了定位,定位精度最高達(dá)到1.7納米?;谶@種關(guān)聯(lián)分辨和精確定位的能力,他們還實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)點(diǎn)缺陷電荷動(dòng)力學(xué)的原位實(shí)時(shí)探測(cè),為研究體材料內(nèi)部點(diǎn)缺陷的性質(zhì)提供了新的方法。
研究人員介紹,這一成果展示了基于量子技術(shù)的超高靈敏度缺陷探測(cè),甚至在一千億個(gè)正常原子中出現(xiàn)一個(gè)缺陷也能探測(cè)到。這要比目前最靈敏方法的探測(cè)極限提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,有望為當(dāng)前十納米以下芯片中的缺陷檢測(cè)提供一種強(qiáng)有力的技術(shù)手段。(記者丁一鳴)
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