中國科大實現(xiàn)量子增強的微波測距

　　基于微波信號測量的雷達定位技術(shù)已經(jīng)在自動駕駛、智能生產(chǎn)、健康檢測、地質(zhì)勘探等活動中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)，該校郭光燦院士以及孫方穩(wěn)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(xiàn) 10-4波長精度的定位。該成果已于 3 月 9 日發(fā)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(tǒng)雷達系統(tǒng)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(xù)的研究，將可以進一步提高基于固態(tài)自旋量子傳感的無線電定位精度、采樣率等指標，發(fā)展實用化固態(tài)量子雷達定位技術(shù)，超過現(xiàn)有雷達的性能水平。

▲ 基于固態(tài)自旋量子體系的射頻信號探測與測距示意圖。

　　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，實現(xiàn)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(nèi)局域增強的現(xiàn)象。

　　據(jù)介紹，該方法將自由空間弱信號的探測轉(zhuǎn)換為對納米尺度下電磁場與固態(tài)自旋相互作用的探測，提高了固態(tài)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(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量裝置，通過固態(tài)自旋探測物體反射微波信號與參考信號的干涉結(jié)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(tài)自旋量子探針與微波光子多次相干相互作用，實現(xiàn)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）。

　　轉(zhuǎn)自：IT之家

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