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中國科大實現(xiàn)量子增強的微波測距

2023年3月20日 09:40  IT之家  作 者:問舟

基于微波信號測量的雷達定位技術(shù)已經(jīng)在自動駕駛、智能生產(chǎn)、健康檢測、地質(zhì)勘探等活動中得到廣泛應用。據(jù)中國科學技術(shù)大學官網(wǎng),該校郭光燦院士以及孫方穩(wěn)教授的團隊在實用化量子傳感研究中取得重要進展。

該研究組利用微納量子傳感與電磁場在深亞波長的局域增強,研究微波信號的探測與無線電測距,實現(xiàn) 10-4波長精度的定位。該成果已于 3 月 9 日發(fā)表在國際知名期刊《自然 通訊》上(IT之家附論文 DOI 鏈接)。

與傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)相比,該量子測量方法無需檢測端的放大器等有源器件,降低了電子噪聲等因素對測量極限的影響。通過后續(xù)的研究,將可以進一步提高基于固態(tài)自旋量子傳感的無線電定位精度、采樣率等指標,發(fā)展實用化固態(tài)量子雷達定位技術(shù),超過現(xiàn)有雷達的性能水平。

官方表示,孫方穩(wěn)研究組發(fā)展了電荷態(tài)耗盡納米成像方法,實現(xiàn)基于金剛石氮-空位色心的超衍射極限分辨力電磁場矢量傳感與成像,并利用超分辨量子傳感探索了電磁場在 10-6波長空間內(nèi)局域增強的現(xiàn)象。

據(jù)介紹,該方法將自由空間弱信號的探測轉(zhuǎn)換為對納米尺度下電磁場與固態(tài)自旋相互作用的探測,提高了固態(tài)量子傳感器的微波信號測量靈敏度 3-4 個量級。

為了進一步利用高靈敏度的微波探測實現(xiàn)高精度微波定位,研究組搭建了基于金剛石量子傳感器的微波干涉測量裝置,通過固態(tài)自旋探測物體反射微波信號與參考信號的干涉結(jié)果,得到物體反射微波信號的相位以及物體的位置信息。同時,研究組利用固態(tài)自旋量子探針與微波光子多次相干相互作用,實現(xiàn)了量子增強的位置測量精度,達到 10 微米水平(約波長的萬分之一)。

編 輯:章芳
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