单原子测量揭开高灵敏度3D技术的奥秘

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【大纪元2018年04月08日讯】(大纪元记者晨曦编译报导)澳洲格里菲斯大学的研究者们与澳洲联邦科学与工业研究组织(CSIRO)展开合作,共同研发了一项有着惊人的准确度的科学测量技术,该技术使用单原子作为传感器,其灵敏度为100 zeptoNewtons(zepto~10-21)。

使用高度微型化的节段式菲涅耳透镜——同样的设计在灯塔中已经使用了一个多世纪——使单个原子的高品质图像得以实现,科学家们已经能够在三维空间中探测到精确至毫微米的位置偏移。

“我们的原子失去了一个电子,因此对电场非常敏感。通过测量位移,我们已经建立了一个非常灵敏的测量电场力的工具,”量子动力学中心的斯特瑞德博士(Erik Streed)说。

“100 zeptoNewtons是一个非常小的力量,大约等同于分别位于布里斯班和坎培拉的两个人之间的重力。它可以用来研究表面上发生的事情,这将有助于缩小离子阱类型量子电脑和其他量子装置。”

有关这种透镜在量子物理方面的应用的研究,格里菲斯的科学家们自2011年以来一直处于领先地位。但是,使用这种透镜在感知影响特定原子的力量时获得如此高水准的精确度,对于他们来说还是第一次。

通过有意地将其光学设备稍稍移出焦点,研究人员能够测量所有三维空间的位移,第三个方向是由原子移位到接近或远离焦点所决定。

除了研究磁性、原子、量子和表面现象等基础物理的应用,斯特瑞德博士还在格里菲思的糖组学研究所工作,以将这类量子技术用于医学和生物研究。

该技术准确性的提升正是由于使用了一个单独的原子作为获得这些测量值的“探针”。先前类似的技术都使用多原子作为电力传感器,且仅限于一个维度。◇

责任编辑:朱涵儒

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