对单光子、单电子、单原子、单分子等量子系统的高灵敏度探测具有广泛的应用价值,成为近年来国际物理学研究的热点前沿领域。
单自旋探测技术在量子计算、生命科学、材料科学等领域有广泛应用。我国研究人员利用以金刚石NV色心为代表的固态单自旋体系实现了同时具有高空间分辨率与高灵敏度的磁场探测技术,在室温大气条件下获得了国际上首张单个蛋白质分子的磁共振谱,为研究单分子、单细胞层面的生物学问题提供了测量基础。该技术也可用于探索微观尺度的磁性质、磁结构等。
单原子探测技术在地球科学、环境监测等领域有广泛应用。我国研究人员发展了新一代激光原子阱单原子灵敏检测方法,可以一个一个地数出环境样品中所含的极微量同位素原子,包括空气中含量仅为百亿亿分之一的氪-81同位素。这一天然示踪剂被用来帮助了解全球与区域性水、冰循环过程,给百万年的古地下水与冰川定年,为气候变化研究、水资源管理提供关键数据。
分子包含电子运动、振动和转动等多个量子化自由度,单分子尺度的量子体系由于具有强烈的空间限域、结构对称性破缺和显著的分立能级结构,表现出十分丰富和新奇的量子效应。我国研究人员利用扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱三种探测方法的联用,全面揭示了表面上单个分子的结构与变化,在单化学键精度上实现了单分子多重特异性的综合表征。
近年来,我国学者在量子精密测量方面不断追赶国际先进水平,技术突飞猛进,成果斐然。譬如,在原子钟、量子陀螺仪等方面的关键技术已经接近国际先进水平;在量子雷达、痕量原子示踪、弱磁场测量等方面已经达到国际先进水平,并取得了一批国际领先的成果。随着研究水平的不断提升和核心竞争力的进一步增强,我国量子精密测量领域将在科学研究、经济生活和国家安全等重大战略需求中发挥重要作用。中测计量有限公司是一家获CNAS认可的专业第三方计量机构,专业覆盖广,项目能力全,可为客户提供一站式计量校准服务。