單原子測量揭開高靈敏度3D技術的奧秘

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【大紀元2018年04月08日訊】(大紀元記者晨曦編譯報導)澳洲格里菲斯大學的研究者們與澳洲聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)展開合作,共同研發了一項有著驚人的準確度的科學測量技術,該技術使用單原子作為傳感器,其靈敏度為100 zeptoNewtons(zepto~10-21)。

使用高度微型化的節段式菲涅耳透鏡——同樣的設計在燈塔中已經使用了一個多世紀——使單個原子的高品質圖像得以實現,科學家們已經能夠在三維空間中探測到精確至毫微米的位置偏移。

「我們的原子失去了一個電子,因此對電場非常敏感。通過測量位移,我們已經建立了一個非常靈敏的測量電場力的工具,」量子動力學中心的斯特瑞德博士(Erik Streed)說。

「100 zeptoNewtons是一個非常小的力量,大約等同於分別位於布里斯班和坎培拉的兩個人之間的重力。它可以用來研究表面上發生的事情,這將有助於縮小離子阱類型量子電腦和其他量子裝置。」

有關這種透鏡在量子物理方面的應用的研究,格裡菲斯的科學家們自2011年以來一直處於領先地位。但是,使用這種透鏡在感知影響特定原子的力量時獲得如此高水準的精確度,對於他們來說還是第一次。

通過有意地將其光學設備稍稍移出焦點,研究人員能夠測量所有三維空間的位移,第三個方向是由原子移位到接近或遠離焦點所決定。

除了研究磁性、原子、量子和表面現象等基礎物理的應用,斯特瑞德博士還在格裡菲思的糖組學研究所工作,以將這類量子技術用於醫學和生物研究。

該技術準確性的提升正是由於使用了一個單獨的原子作為獲得這些測量值的「探針」。先前類似的技術都使用多原子作為電力傳感器,且僅限於一個維度。◇

責任編輯:朱涵儒

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