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量子技術(shù)為電子元件小型化開(kāi)辟了新的途徑。近日，德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)和馬普固體研究所發(fā)布消息稱(chēng)，其科研人員共同研發(fā)出一種量子，未來(lái)可用于測(cè)量微磁場(chǎng)，如硬盤(pán)磁場(chǎng)和人腦電波。

新研發(fā)的量子傳感器則可測(cè)量這類(lèi)用在未來(lái)硬盤(pán)上的微小磁場(chǎng)。新型量子傳感器僅有氮原子的大小，作為載體物質(zhì)的是一種人造金剛石。金剛石具有很好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性以及*的導(dǎo)熱性能，可通過(guò)引入硼、磷等外來(lái)原子，將晶體制成半導(dǎo)體，且非常適用于光學(xué)電路。

IAF的研究人員在近幾十年中研制并優(yōu)化出用于生產(chǎn)金剛石的設(shè)備，一種的橢圓形等離子體反應(yīng)堆模具。在800-900攝氏度的高溫下，在金剛石底物上從導(dǎo)入甲烷氣和氫氣中可長(zhǎng)出金剛石層，再將邊長(zhǎng)3-8mm的晶體從底物剝離并拋光，后制造出具備量子物理用途的、僅含碳原子穩(wěn)定同位素C12的超純單晶金剛石晶體。所用的甲烷氣經(jīng)鋯凈化，氫氣經(jīng)其它手段凈化。

這種傳感器不僅能準(zhǔn)確檢測(cè)到納米級(jí)的磁場(chǎng)，還能確定其強(qiáng)度，應(yīng)用潛力驚人。例如，可監(jiān)控硬盤(pán)質(zhì)量，檢測(cè)出密集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中的小錯(cuò)誤和發(fā)現(xiàn)有缺陷的數(shù)據(jù)片段，在刻寫(xiě)和讀取前即將其去除。因此，可減少隨著小型化的加速而迅速增加的廢料，降低生產(chǎn)成本。IAF的專(zhuān)家稱(chēng)，這種量子傳感器還可用于測(cè)量很多微弱磁場(chǎng)，包括腦電波。與目前使用的腦電波傳感器相比，不僅更準(zhǔn)確，而且在室溫下即可使用，無(wú)需經(jīng)液氮冷卻。

量子傳感器是根據(jù)量子力學(xué)規(guī)律、利用量子效應(yīng)設(shè)計(jì)的、用于執(zhí)行對(duì)系統(tǒng)被測(cè)量進(jìn)行變換的物理裝置。美國(guó)陸jun研究實(shí)驗(yàn)室傳感器與電子設(shè)備局物理學(xué)家Qudsia Quraishi博士指出，下一代傳感系統(tǒng)涉及量子傳感器，量子傳感器基于激光冷卻原子，極可能大幅提升系統(tǒng)性能。激光冷卻原子是小型相干氣體原子，可以測(cè)量重力場(chǎng)或磁場(chǎng)變化，不僅非常，而且靈敏度很高。

目前，美國(guó)陸jun正在探討的量子傳感技術(shù)領(lǐng)域包括：陀螺儀、磁力測(cè)定、重力梯度測(cè)量、下一代小型傳感器以及原子電子技術(shù)。利用陀螺儀，可以測(cè)量物體旋轉(zhuǎn)變化，因此原子陀螺儀可以用于導(dǎo)航和地震探測(cè)。重要的是，基于原子的導(dǎo)航不需要GPS信號(hào)，因此，可以在GPS拒止環(huán)境下使用?？傊?，量子傳感技術(shù)將給美國(guó)陸jun帶來(lái)諸多益處。