中新社合肥1月5日电 (杨保国 吴兰)记者5日从中科大获悉，中科院量子信息重点实验室研究人员利用光学超分辨成像技术实现对单个自旋态的纳米量级空间分辨率测量和操控，其成像精度达到4.1纳米，即约万分之一头发丝粗细量级。
随着科学技术的不断发展，研究对象的尺度也越来越小，甚至达到单个电子和单个质子的程度。为了解微纳尺度物体的物理属性及动力学过程，需要纳米尺寸的探测器。因此，基于纳米尺度的固态量子测量技术得到了快速的发展。然而固态纳米量子体实现高空间分辨率的测量，不仅需要高精度的成像和分辨，而且还需要实现要求更高，实验难度更大的高精度量子态操控。
中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室孙方稳研究组基于金刚石氮-空位色心系统中的电荷态耗散成像技术，实验实现了突破光学散射极限的光学远场成像和量子态操控，空间分辨率达到了纳米量级。
据介绍，研究组通过对不同波长激光的光束整形，实现了电荷态耗散成像技术。实验上利用50毫瓦泵浦激光完成了对氮-空位色心的高分辨成像，精度达到4.1纳米，而1纳米相当于1根头发丝直径的6万分之一。
此外，基于该电荷态耗散成像技术和微波调控技术，他们还实现了高空间分辨率的自旋量子态的操作和测量，演示了高精度磁场矢量的测量。该电荷态耗散成像技术原理类似于2014年诺贝尔化学奖获得者S.W.Hell教授发明的受激发射耗散成像技术。实验获得的成像精度是光学散射极限的1/86，超过了S.W.Hell教授等人之前在相同系统中利用5瓦激光泵浦所获得的光学散射极限1/67的精度。
目前，该研究成果发表在最新出版的全英文光学学术期刊《光：科学与应用》上。
来源：中国新闻社 2015-1-7
