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      中國科大實現量子增強的微波測距

      2023年3月20日 09:40  IT之家  作 者:問舟

      基于微波信號測量的雷達定位技術已經在自動駕駛、智能生產、健康檢測、地質勘探等活動中得到廣泛應用。據中國科學技術大學官網,該校郭光燦院士以及孫方穩教授的團隊在實用化量子傳感研究中取得重要進展。

      該研究組利用微納量子傳感與電磁場在深亞波長的局域增強,研究微波信號的探測與無線電測距,實現 10-4波長精度的定位。該成果已于 3 月 9 日發表在國際知名期刊《自然 通訊》上(IT之家附論文 DOI 鏈接)。

      與傳統雷達系統相比,該量子測量方法無需檢測端的放大器等有源器件,降低了電子噪聲等因素對測量極限的影響。通過后續的研究,將可以進一步提高基于固態自旋量子傳感的無線電定位精度、采樣率等指標,發展實用化固態量子雷達定位技術,超過現有雷達的性能水平。

      官方表示,孫方穩研究組發展了電荷態耗盡納米成像方法,實現基于金剛石氮-空位色心的超衍射極限分辨力電磁場矢量傳感與成像,并利用超分辨量子傳感探索了電磁場在 10-6波長空間內局域增強的現象。

      據介紹,該方法將自由空間弱信號的探測轉換為對納米尺度下電磁場與固態自旋相互作用的探測,提高了固態量子傳感器的微波信號測量靈敏度 3-4 個量級。

      為了進一步利用高靈敏度的微波探測實現高精度微波定位,研究組搭建了基于金剛石量子傳感器的微波干涉測量裝置,通過固態自旋探測物體反射微波信號與參考信號的干涉結果,得到物體反射微波信號的相位以及物體的位置信息。同時,研究組利用固態自旋量子探針與微波光子多次相干相互作用,實現了量子增強的位置測量精度,達到 10 微米水平(約波長的萬分之一)。

      編 輯:章芳
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