氢分子作为量子传感器

《Interesting Engineering》by Loukia Papadopoulos on Apr 24, 2022

尔湾加州大学（University of California, Irvine）的物理学家在《科学》发表文章，披露了他们在扫描隧道电镜上使用氢分子作为量子传感器，以前所未有的时间和空间分辨率，来探测物质的化学性能。

上图显示在超级真空的扫描隧道电镜中，一个氢分子位于银探针尖和样品之间，当使用飞秒（10的负15次方秒）级太赫兹激光激发氢分子后，氢分子从基态跃迁到激发态，然后在几十皮秒（10的负12次方秒）内回到基态。这种震荡可以循环而引发整流电流，使得科学家获得两态的叠加，从而观察氢分子和环境之间的作用。

在扫描隧道电镜工作的时候，氢分子变成了电镜的一部分，因而起到了一个非常敏感的传感器的作用，可以使观察者观察到0.1埃（10的负10次方米）的分辨率。这种原子级别的空间分辨率和飞秒级别的时间分辨率，可以让观察者看到样品上电荷的分布。这项技术可以应用到探测二维物质，在先进能源系统、电子、量子计算机等领域有广阔应用前景。