光学超分辨成像技术:实现固态纳米量子体高空间分辨率测量和操控
2015-01-20 09:31:57 来源:《光:科学与应用》近日,中国科学技术大学中科院院士郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室孙方稳研究组利用光学超分辨成像技术实现了对单个自旋态的纳米量级空间分辨率测量和操控,其成像精度达到4.1纳米,研究成果发表在2015年1月2日的《光:科学与应用》上,课题组的博士生陈向东和邹长铃是论文的共同第一作者。
孙方稳研究组通过氮离子束注入制备了金刚石氮-空位色心,并利用氮-空位色心中不同电荷态发光的波长依赖特性,对色心的电荷态进行了高效的控制。进一步通过对不同波长激光的光束整形,实现了电荷态耗散成像技术。实验上利用50毫瓦泵浦激光完成了对氮-空位色心的高分辨成像,精度达到4.1纳米。
此外,基于该电荷态耗散成像技术和微波调控技术,他们还实现了高空间分辨率的自旋量子态的操作和测量,演示了高精度磁场矢量的测量。该电荷态耗散成像技术原理类似于2014年诺贝尔化学奖获得者S.W.Hell教授发明的受激发射耗散成像技术。实验获得的成像精度是光学散射极限的1/86,超过了S.W.Hell教授等人之前在相同系统中利用5瓦激光泵浦所获得的光学散射极限1/67的精度。
该电荷态耗散成像技术不仅仅可以用微纳尺度的高精度电磁场测量,还将在基于近邻耦合电子自旋的量子信息和生物检测中得到广泛应用。上述研究得到了科技部、国家自然科学基金委和量子信息与量子科技前沿协同创新中心的资助。
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