开发基于单原子的量子传感技术

开发基于单原子的量子传感技术，核心在于实现对单原子自旋量子态的相干操控。这对仪器系统提出了极高要求：既需具备原子级的空间分辨率，也需拥有数十吉赫兹的电学带宽。针对单原子型量子传感器的研究，我们自主设计并搭建了一套电子自旋共振扫描隧道显微镜（Electron spin resonance- scanning tunneling microscopy , ESR-STM）系统，成功融合了原子级空间分辨能力与40 GHz的电学带宽。通过反复优化，该ESR-STM系统已圆满完成预定的测试指标：指标2.1 成功搭建ESR-STM系统，空间形貌分辨达到单原子水平；指标2.2 实现不低于10 GHz的微波带宽。此外，我们利用该系统对石墨烯上的钴原子进行了制备与谱学测量，结果表明磁性钴原子具备作为单原子量子传感单元的潜力。本研究为实现基于单原子的量子传感奠定了坚实的实验基础。