納米尺度測量精度再提高100倍！

由於研究涉及華威大學和格拉斯哥大學的QuantIC研究者和Heriot瓦特大學的光學感測技術，測量納米結構的精確度可以大大提高。QuantIC是英國量子技術中心在量子增強成像和英國國家量子技術計劃的一部分。利用光子對構成光的能量的基本組成部分，研究人員發明了一種測量人類頭髮寬度小於10萬分之一的物體厚度的方法。這項新技術包括將兩個接近相同的光子發射到一個被稱為「波束分裂器」的組件上，並監測其隨後的行為——在一個完整的實驗中，每秒鐘檢測到大約3萬個光子，並使用5000億個光子。

對光子進入波束分裂，圖片：University of Warwick

由於相同光子對「夥伴」的傾向，並繼續在一起旅行——這是一種微妙的量子干涉效應的結果——研究人員新近開發的裝置提供了與現有的單光子技術一樣的精度和穩定性，因為所需設備的成本更高。提供一系列的潛在用途，包括研究更好地了解細胞膜和DNA，以及對單個原子厚度的納米二維材料的質量控制，如石墨烯，這項新研究也顯著改進了現有的雙光子技術，其解析度高達100x。為了測量一個透明物體的厚度(一個光子能夠通過的任何物體)，每一對相同的光子沿著不同的路徑發射:

然後光子A繼續進入波束分裂器，而光子B在進入相同波束分裂器之前被一個透明物體減速。然後記錄光子離開分光器的可能性，讓研究人員測量透明物體光子B的厚度。

隨著樣品厚度的增加，光子更有可能分別退出分配器。英國華威大學物理系的喬治·膝蓋博士，在新方法背後發展了理論：這些結果真正令人興奮的是，我們現在可以用光學感測器來研究納米尺度下的物體，它們的物理效應是完全不同。到目前為止，所謂的雙光子干擾還沒有達到如此高的解析度，這意味著我們被一些基於單光子干擾的現有方法的缺點所困擾——這需要比我們新的雙光子技術更昂貴的技術。通過將干涉儀調到更靈敏的操作模式，並通過反覆切換採樣來消除緩慢漂移，從而取得了很大的進步。

測量納米結構技術，圖片：University of Warwick

不受相位波動的影響，並且擁有大的動態範圍，這意味著像我們這樣的感測器對生物成像和相關研究有很大的影響。」QuantIC共同研究者和該項目的首席研究員，Daniele Faccio教授，他的兩個光子感測技術被用來產生數據說：我們與華威大學合作的結果提供了一系列潛在用途，包括研究更好地了解細胞膜和DNA，以及對單個原子厚度(如石墨烯)的納米二維材料的質量控制。我們很高興能夠推進量子成像，並幫助保持英國在新量子技術發展中的地位。

博科園-科學科普｜參考期刊：科學進展｜來自：華威大學

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