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纳米级高灵敏度量子传感器问世!

 摩尔后时代

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金刚石中的氮 - 空位(NV)色心在室温下自旋相干性出色,是量子磁力仪的重要候选材料,在纳米尺度现象及高灵敏磁场检测方面潜力巨大。但实现兼具高空间分辨率与高磁场灵敏度的固态磁力仪仍困难重重。

近日,日本丰桥技术科学大学、东京大学及美国哥伦比亚大学的研究团队取得重大突破,利用片上金刚石微环谐振器展示了一款纳米尺度量子传感器。微环谐振器将光子限制在纳米区域,提高光子利用效率,在光子芯片上实现了 1.0 μT/√Hz 的磁场灵敏度,且通过与光子波导耦合实现高效光提取,进一步提升检测灵敏度。

该量子传感器制造流程精细,通过 µ - PL 测量等手段表征性能,评估出最小可检测磁场为 1.0 μT/√Hz 。研究还证实,引入先进波导可进一步提升磁场灵敏度,数值模拟显示结合微腔平台与 SiN 光子技术,磁场灵敏度能提升至 1.3 nT/√Hz 。

此项研究成果以 “High - sensitivity nanoscale quantum sensors based on a diamond micro - resonator” 发表于 Communications Materials 期刊,为芯片级封装传感器开发提供新途径,在凝聚态物理、化学、神经科学及生物医学等多领域应用前景广阔。

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回复摩尔后时代:能够在纳米尺度下进行如此精确的磁场测量,这是以前难以想象的

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