該研究組利用微納量子傳感與電磁場(chǎng)在深亞波長(zhǎng)的局域增強(qiáng)，研究微波信號(hào)的探測(cè)與無(wú)線電測(cè)距，實(shí)現(xiàn) 10-4 波長(zhǎng)精度的定位。該成果已于 3 月 9 日發(fā)表在國(guó)際知名期刊。

　　與傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)相比，該量子測(cè)量方法無(wú)需檢測(cè)端的放大器等有源器件，降低了電子噪聲等因素對(duì)測(cè)量極限的影響。通過(guò)后續(xù)的研究，將可以進(jìn)一步提高基于固態(tài)自旋量子傳感的無(wú)線電定位精度、采樣率等指標(biāo)，發(fā)展實(shí)用化固態(tài)量子雷達(dá)定位技術(shù)，超過(guò)現(xiàn)有雷達(dá)的性能水平。

　　▲ 基于固態(tài)自旋量子體系的射頻信號(hào)探測(cè)與測(cè)距示意圖。

　　官方表示，孫方穩(wěn)研究組發(fā)展了電荷態(tài)耗盡納米成像方法，實(shí)現(xiàn)基于金剛石氮-空位色心的超衍射極限分辨力電磁場(chǎng)矢量傳感與成像，并利用超分辨量子傳感探索了電磁場(chǎng)在 10-6 波長(zhǎng)空間內(nèi)局域增強(qiáng)的現(xiàn)象。

　　據(jù)介紹，該方法將自由空間弱信號(hào)的探測(cè)轉(zhuǎn)換為對(duì)納米尺度下電磁場(chǎng)與固態(tài)自旋相互作用的探測(cè)，提高了固態(tài)量子傳感器的微波信號(hào)測(cè)量靈敏度 3-4 個(gè)量級(jí)。

　　為了進(jìn)一步利用高靈敏度的微波探測(cè)實(shí)現(xiàn)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(cè)量裝置，通過(guò)固態(tài)自旋探測(cè)物體反射微波信號(hào)與參考信號(hào)的干涉結(jié)果，得到物體反射微波信號(hào)的相位以及物體的位置信息。同時(shí)，研究組利用固態(tài)自旋量子探針與微波光子多次相干相互作用，實(shí)現(xiàn)了量子增強(qiáng)的位置測(cè)量精度，達(dá)到 10 微米水平(約波長(zhǎng)的萬(wàn)分之一)。