虽然量子计算似乎是基于原子和亚原子水平上物质和能量行为的发展技术中的一个重要项目，但另一个方向有望为科学研究本身打开一扇新的大门——量子显微镜。
随着量子技术的进步，新的显微镜模式正在成为可能——可以看到电流，探测波动磁场，甚至可以看到表面的单个分子。
由悉尼科技大学的Igor Aharonovich教授和RMIT大学的Jean-Philippe Tetienne博士领导的澳大利亚研究小组开发出了这种具有高分辨率灵敏度的显微镜原型。
量子显微镜是以原子杂质为基础，在激光照射下，发射出的光可以直接与有趣的物理量相关，如磁场、电场或缺陷附近的化学环境。
Aharonovich教授说，新方法的巧妙之处在于，与通常用于量子传感的大块晶体不同，研究团队使用了原子薄层，称为六方氮化硼(hBN)。
这种范德华材料——也就是由牢固结合的二维层组成的——可以制作得非常薄，并且可以符合任意粗糙的表面，因此可以实现高分辨率的灵敏度，Aharonovich教授说。
这些特性让我们产生了使用量子活性hBN箔来进行量子显微镜的想法，这本质上是一种利用量子传感器阵列来创建它们敏感数量的空间地图的成像技术，Tetienne博士说。
到目前为止，由于使用体积庞大的三维传感器所固有的接口问题，量子显微镜在空间分辨率和应用灵活性方面受到限制。通过使用范德瓦尔斯传感器，我们希望将量子显微镜的效用扩展到以前无法进入的竞技场。
为了测试原型的能力，研究小组对一种与技术相关的磁性材料——CrTe2薄片进行了量子传感，CrTe2是一种临界温度略高于室温的范德华铁磁铁。
基于hBN的量子显微镜能够对铁磁体的磁畴进行成像，在纳米级接近传感器的情况下，在环境条件下——这被认为是不可能确定的。
此外，利用hBN缺陷的独特性质，同时记录了温度图，证实了显微镜可以用于两个量之间的相关成像。
新一代量子显微镜有巨大的潜力，UTS高级研究员Mehran Kianinia博士说。它不仅可以在室温下工作，同时提供有关温度、电场和磁场的信息，还可以无缝集成到纳米级设备中，并承受非常恶劣的环境，因为hBN是一种非常坚硬的材料。
未来的主要应用包括高分辨率MRI(磁共振成像)和NMR(核磁共振)，它们可以用于研究化学反应和识别分子起源，以及在空间、国防和农业领域的应用，遥感和成像是关键。
https://phys.org/news/2022-11-realmresearchers-prototype-quantum-microscopy.html
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