《科学日报》
您的最新研究新闻来源
遵循 脸谱网 推特 LinkedIn 订阅 RSS提要 时事通讯
新:
  • 摧毁危险PFAS化学品的简单方法
  • 宇宙中已知质量最大的恒星
  • 无芯片、无线电子“皮肤”
  • 巨齿鲨可以吃下一头鲸鱼
  • 微型设备从潮湿空气中发电
  • 漂浮的“人造树叶”提供清洁燃料
  • AI前沿的新型神经形态芯片
  • 我们继承的东西比我们想象的多吗?
  • 超级巨星参宿四
  • 生物工程角膜可以恢复视力
广告
关注每日科学的所有内容ag亚博网站 而且科学头条!
科学新闻
来自研究机构

1

2

量子传感器可以探测任何频率的电磁信号

工程师们扩展了这些超灵敏的纳米级探测器的功能,并将其潜在应用于量子计算和生物传感。

日期:
2022年6月21日
来源:
麻省理工学院
简介:
研究人员开发了一种方法,使量子传感器能够检测任何任意频率,而不会失去测量纳米尺度特征的能力。量子传感器可以探测到磁场或电场中最微小的变化,但到目前为止,它们只能探测到一些特定的频率,这限制了它们的实用性。
分享:
完整的故事

量子传感器可以探测磁场或电场中最微小的变化,使材料科学和基础物理学的精确测量成为可能。但这些传感器只能探测到这些磁场的几个特定频率,限制了它们的实用性。现在,麻省理工学院的研究人员已经开发出一种方法,使这种传感器能够检测任何任意频率,而不会失去测量纳米尺度特征的能力。

广告

该团队已经申请了专利保护,该新方法在期刊上进行了描述物理评论X研究生王国庆、核科学与工程教授和物理学教授卡佩拉罗(Paola Cappellaro)以及麻省理工学院和林肯实验室的其他四人共同发表了一篇论文。

量子传感器可以有多种形式;它们本质上是一种系统,其中一些粒子处于一种微妙的平衡状态,以至于它们会受到它们所接触到的场的微小变化的影响。这些传感器可以以中性原子、被困离子和固态自旋的形式存在,使用此类传感器的研究发展迅速。例如,物理学家用它们来研究奇异的物质状态,包括所谓的时间晶体和拓扑相,而其他研究人员则用它们来表征实验量子存储器或计算设备等实际设备。但许多其他令人感兴趣的现象的频率范围比今天的量子传感器所能探测到的要宽得多。

该团队设计的新系统,他们称之为量子混频器,通过一束微波向探测器注入第二种频率。这将被研究的场的频率转换为不同的频率——原始频率和附加信号之间的差值——调谐到探测器最敏感的特定频率。这一简单的过程使探测器能够在任何所需的频率,而不损失传感器的纳米级空间分辨率。

在他们的实验中,该团队使用了一种基于金刚石中氮空位中心阵列的特定设备,这是一种广泛使用的量子传感系统,并成功地演示了使用频率为2.2千兆赫的量子比特探测器检测频率为150兆赫的信号——如果没有量子多路复用器,这种检测是不可能的。然后,他们通过推导一个基于弗洛凯理论的理论框架,对这一过程进行了详细的分析,并在一系列实验中测试了该理论的数值预测。

虽然他们的测试使用的是这种特定的系统,但王说:“同样的原理也可以应用于任何类型的传感器或量子设备。”该系统将是自给自足的,探测器和第二频率的源都包装在一个单一的设备。

王说,例如,这个系统可以用来详细描述微波天线的性能。他说:“它可以以纳米级的分辨率描述[天线产生的]场的分布,所以在这个方向上很有前途。”

还有其他方法可以改变一些量子传感器的频率灵敏度,但这些方法需要使用大型设备和强磁场,这会模糊细微的细节,不可能实现新系统提供的非常高的分辨率。在今天的这样的系统中,王说,“你需要使用一个强磁场来调整传感器,但这个磁场可能会破坏量子材料的特性,这可能会影响你想要测量的现象。”

根据Cappellaro的说法,该系统可能会在生物医学领域开辟新的应用,因为它可以在单个细胞水平上获得一系列频率的电或磁活动。她说,使用目前的量子传感系统很难对这些信号进行有效的分辨。使用该系统可以检测单个神经元对某些刺激的响应的输出信号,例如,这些刺激通常包含大量的噪声,使得这些信号难以分离。

该系统还可以用于详细描述奇异材料的行为,例如正在对其电磁、光学和物理特性进行深入研究的二维材料。

在正在进行的工作中,该团队正在探索寻找方法来扩大系统的可能性,使其能够一次探测一系列频率,而不是目前系统的单一频率目标。他们还将继续在林肯实验室使用更强大的量子传感设备来定义系统的功能,该实验室是研究团队的一些成员所在的地方。

该团队包括麻省理工学院的刘益祥和林肯实验室的詹妮弗·施洛斯、斯科特·阿尔希德和丹妮尔·布拉杰。这项工作得到了美国国防高级研究计划局(DARPA)和Q-Diamond公司的支持。

有所作为:获得赞助的机会

故事来源:

材料所提供的麻省理工学院.大卫·l·钱德勒原创。注:内容可根据风格和长度进行编辑。


期刊引用:

  1. 王国庆,刘怡祥,Jennifer M. Schloss, Scott T. Alsid, Danielle A. Braje, Paola Cappellaro。利用量子混频器进行任意频率场的传感.物理评论X, 2022;12 (2) doi:10.1103 / PhysRevX.12.021061

引用本页:

  • MLA
  • 美国心理学协会
  • 芝加哥
麻省理工学院。“量子传感器可以检测任何频率的电磁信号:工程师扩展了这些超灵敏的纳米级探测器的能力,具有量子计算和生物传感的潜在用途。”《科学日报》。科学日报,2022年6月21日。< www.lesvilains.com/releases/2022/06/220621184458.htm >。
麻省理工学院。(2022年6月21日)。量子传感器可以检测任何频率的电磁信号:工程师扩展了这些超灵敏的纳米级探测器的能力,具有量子计算和生物传感的潜在用途。《科学日报》.检索自www.lesvilains.com/releases/2022/06/220621184458.htm, 2022年8月19日
麻省理工学院。“量子传感器可以检测任何频率的电磁信号:工程师扩展了这些超灵敏的纳米级探测器的能力,具有量子计算和生物传感的潜在用途。”《科学日报》。www.lesvilains.com/releases/2022/06/220621184458.htm(2022年8月19日访问)。

  • 相关的话题
    • 物质与能量
      • 探测器
      • 物理
      • 量子物理学
      • 自旋电子学
    • 计算机与数学
      • 量子计算机
      • 自旋电子学研究
      • 电脑与互联网
      • 加密
广告

  • 相关术语
    • 量子纠缠
    • 磁共振成像
    • 量子数
    • 电子构型
    • 量子隧道效应
    • 纳米线
    • 绝对零度
    • 玻色-爱因斯坦凝聚态
广告

打印 电子邮件 分享

广告

1

2

3.

4

5
最受欢迎的
本周

空间和时间
月球起源的又一条线索
巨大的陨石撞击创造了大陆的证据
哈勃看到红色超巨星参宿四在顶部爆炸后缓慢恢复
物质与能量
细菌推动了个人电子产品的真正绿色革命
工程酶帮助解决地球的塑料问题
信号分子有力地刺激头发生长
计算机与数学
工程师开发出能看到人体内部的贴纸
一个完全由DNA构建的“纳米机器人”,用于探索细胞过程
研究人员开发了一种通过皮肤跟踪精神状态的算法
广告

奇怪与另类

空间和时间
观测宇宙中已知质量最大的恒星
进入一个新的星球
火星模型为人类登陆红色星球提供了方法
物质与能量
下一代病人化身:利用微器官球扩展可能性
工程师制造无芯片无线电子“皮肤”
研究人员为3d打印可穿戴生物电子设计新墨水
计算机与数学
智能微型机器人学习如何游泳和人工智能导航亚搏彩票手机版下载
在DNA中,科学家找到了改造电子工程的解决方案
招手蟹眼观激发研究人员开发新型人工视觉
探索更多的
从科学日报

有关的故事

新的纠错方法为量子计算提供了关键一步
2020年3月11日-一个新项目设计了一种新的量子纠错方法,可以为实用量子计算机、传感器和分布式量子信息提供关键一步,使…
量子传感方法测量微小磁场
2019年3月15日-一项新技术使用量子传感器来精确测量不同区域的磁场。
推动超导科学的(超冷)前沿
2018年10月18日科学家们开发了一种方法来测量超导和磁性材料的磁性,这些材料在高磁性环境中非常低温下表现出不寻常的量子行为。
量子材料中的自旋电流检测解锁了替代电子技术的潜力
2017年10月13日一种精确测量流经量子材料表面的电子的神秘行为和磁性的新方法可能为下一代电子技术开辟一条道路。一个……
广告


年代D
  • 年代D
    • 主页
    • 重要科学新闻
    • ag亚博网站
  • 首页
    • 主页
    • 重要科学新闻
    • ag亚博网站
  • 健康
    • 查看所有最新信息头条新闻在健康科学领域
      或浏览以下主题:
      健康和医药
      • 过敏
      • 替代医学
      • 生育控制
      • 癌症
      • 糖尿病
      • 疾病
      • 心脏病
      • 艾滋病毒和艾滋病
      • 肥胖
      • 干细胞
      • ...更多的话题
      心灵与大脑
      • 注意力缺陷多动症
      • 上瘾
      • 阿尔茨海默氏症
      • 自闭症
      • 抑郁症
      • 头痛
      • 亚搏彩票手机版下载
      • 心理学
      • 的关系
      • 精神分裂症
      • ...更多的话题
      生活的很好
      • 育儿
      • 怀孕
      • 性健康
      • 皮肤护理
      • 男性健康
      • 妇女的健康
      • 营养
      • 饮食与减肥
      • 健身
      • 健康老龄化
      • ...更多的话题
  • 科技
    • 查看所有最新信息头条新闻在物理科学和技术领域,
      或浏览以下主题:
      物质与能量
      • 航空
      • 化学
      • 电子产品
      • 化石燃料
      • 纳米技术
      • 物理
      • 量子物理学
      • 太阳能
      • 技术
      • 风能
      • ...更多的话题
      时空
      • yabobet下载
      • 黑洞
      • 暗物质
      • 太阳系外行星
      • 火星
      • 月亮
      • 太阳系
      • 太空望远镜
      • 星星
      • 太阳
      • ...更多的话题
      计算机与数学
      • 人工智能亚搏彩票手机版下载
      • 通信
      • 计算机科学
      • 黑客
      • 数学
      • 量子计算机
      • 机器人
      • 软件
      • 视频游戏
      • 虚拟现实
      • ...更多的话题
  • Enviro
    • 查看所有最新信息头条新闻在环境科学中,
      或浏览以下主题:
      植物和动物
      • 农业与食品
      • 动物
      • 亚搏app下载安装
      • 生物技术
      • 濒危动物
      • 灭绝
      • 转基因
      • 微生物和更多
      • 新物种
      • 动物学
      • ...更多的话题
      地球与气候
      • 气候
      • 地震
      • 环境
      • 地理位置
      • 地质
      • 全球变暖
      • 飓风
      • 臭氧空洞
      • 污染
      • 天气
      • ...更多的话题
      化石和遗迹
      • 古代文明
      • 人类学
      • 考古
      • 恐龙
      • 早期的人类
      • 早期的哺乳动物
      • 进化
      • 失去了财富
      • 生命起源
      • 古生物学
      • ...更多的话题
  • 社会
    • 查看所有最新信息头条新闻在社会科学和教育领域,
      或浏览以下主题:
      科学与社会
      • 艺术与文化
      • 消费主义
      • 经济学
      • 政治科学
      • 隐私问题
      • 公共卫生
      • 种族差异
      • 宗教
      • 体育
      • 世界发展
      • ...更多的话题
      工商业
      • 生物技术与生物工程
      • 电脑及互联网
      • 能源与资源
      • 工程
      • 医疗技术
      • 药品
      • 运输
      • ...更多的话题
      教育与学习
      • 动物学习与智能亚搏彩票手机版下载
      • 创造力
      • 教育心理学
      • 教育技术
      • 婴幼儿及学前教育
      • 学习障碍
      • 干教育
      • ...更多的话题
  • 古怪的
    • 头条新闻
    • 人类的怪癖
    • 奇怪的生物
    • 奇怪的事情
    • 奇怪的世界
免费订阅

通过ScienceDaily的免费电子邮件时事通讯获取最新的科学新闻,每日和每周更新。或在RSS阅读器中查看每小时更新的新闻:

  • 电子邮件通讯
  • RSS提要
关注我们

通过社交网络了解ScienceDaily的最新消息:

  • 脸谱网
  • 推特
  • LinkedIn
有反馈吗?

告诉我们你对《科学日报》的看法——我们欢迎正面和负面的评论。使用这个网站有任何问题吗?问题吗?

  • 离开反馈
  • 联系我们
关于本网站|工作人员|评论|贡献|做广告|隐私政策|编辑政策|使用条款
科学日报版权所有1995-2022亚搏app下载安装
本网站内容仅供参考。本网站不提供医疗或其他专业建议。
这里表达的观点并不一定反映《科学日报》、其员工、贡献者或合作伙伴的观点。
《科学日报》的财政支持来自广告和推荐项目。
- - - - - -CCPA:不要出售我的信息- - - - - -GDPR:隐私设置- - - - - -