718.SX张津瑜量子精密测量：变“不可见”为“可见”（科技大718.SX张津瑜观）
量子精密测量：变“不可见”为“可见”（科技大718.SX张津瑜观）
梅树村震旦系——寒武系界线层型
近日，全球首台商用低温版扫描氮―空位探针显微镜在安徽合肥发布，该仪器主要用于检测纳米材料的表面磁性，将为材料科学、凝聚态物理、生命科学等领域研究提供一种全新的工具。该仪器由中国企业自主研制，标718.SX张津瑜志着我国量子精密测量技术产业化发展取得了新的突破。 量子精密测量，是指利用能级跃迁、相干叠加、纠缠等量子特性，在测量精度、灵敏度、分辨率等方面实现大幅跃升。举个例子，我们可以用体温计测量人的体温，但无法用体温计测量蚊子的体温，因为体温计的端头比蚊子还要大，一个大的传感器是难以测量一个小的物体的。若要测量比蚊子还要小得多的物体，比如单个DNA分子、药物蛋白分子等，我们就需要比分子和细胞更小的传感器。 近年来，科学家发现了一种基于“钻石缺陷”的量子传感器，这种传感器的感测单元只有原子尺度大小，可以说是人类所能研制的最小传感器之一。钻石看似完美无瑕，实则有很多“缺陷”，但也正是这些“缺陷”，让钻石显现出某些可被利用的特性。比如，当钻石中相邻的两个碳原子被一个氮原子和一个空位替换后，形成的结构就表现出一种非常好的光学特性和量子相干性，科学家将它命名为金刚石氮―空位（NV）色心。 NV色心是一种优异的量子传感器，可以将其简单地看作一个极其微小的磁针。通过光探测磁共振技术，研究人员不仅能够观测到NV色心，还能用它测量周边磁场，并利用光和微波读出具体的磁场大小。经过氮离子注入、退火等几十道精细的微纳加工步骤，研究人员能够人工制备出金刚石NV色心，并能将其规模化生产成可以用于扫描成像的扫描NV探针。 此次研究人员研制的商用低温版扫描NV探针显微镜，就是一款结合了NV色心光探测磁共振技术、原子力显微镜扫描成像技术的量子精密测量仪器，可在宽温区下实现高分辨、高灵敏度、定量无损的磁学成像，具有纳米级的高空间分辨率以及单个自旋的超高探测灵敏度。 除了金刚石NV色心，量子精密测量还有很多技术路线，包括原子磁力计、原子钟等。原子磁力计是用光与原子的相互作用来探测磁场的技术，可以进行冠心病与心率异常检测；光晶格钟作为新一代原子钟，目前能达到百亿年误差仅有1秒。各个技术路线，依据应用场景各显神通。 量子传感器被誉为“打开微观世界的一把钥匙”。它不仅小，灵敏度也非常高，可以测到过去很多探不到、测不准的信号，如脑磁、心磁信号等，可用于神经性疾病、冠心病等疾病早期诊断。同时，量子精密测量还带来一些检测手段的革新，例如在新能源领域进行锂电池内的漏电流检测，在能源勘探领域可用于电网管理，在半导体/集成电路领域可用于芯片电流成像等。 业界将量子精密测量视为量子信息技术领域又一个“产业化条件成熟”的方向，技术创新也日趋活跃。近年来，全球孵化出多家量子测量领域初创公司，挖掘各类应用场景，推动量子商业化进展。 通俗地讲，量子精密测量就是变“不可见”为“可见”。如果把我们认识的世界比作冰山，那么水面之上的是现在的传感器能够看到的，仅仅是冰山一角，水面之下则是未来量子精密测量可以观察到的。量子精密测量将成为我们挖掘宝贵信息“冰山”的强力工具，不断拓展人类的认知边界。显微之中，预见的是全球技术发展不可限量的未来。 （作者为安徽省量子精密测量制造业创新中心主任）koa12jJid0DL9adK+CJ1DK2K393LKASDad
编辑:范长江
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特别是，“千万工程”从农民切身利益出发，聚焦农民反映最强烈的实际问题，顺应群众对美好生活的向往，彰显了习近平同志一以贯之的以人民为中心的发展思想。深化“千万工程”，就要把这些精髓要义学到家、学个透，学得炉火纯青。更进一步，还要把发扬“千万工程”经验与开展主题教育相结合，与“循迹溯源学思想促践行”活动相促进，更好理解把握运用习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论。
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