量子統計測量技術

孫方穩研究組利用物體發光的量子統計屬性，設計並實驗實現了不受經典光學散射極限限制的量子統計測量技術，其精度可達納米量級。實驗中，他們用氮原子取代金剛石材料中的一個碳原子，與近鄰的空穴形成氮—空穴色心——一種極其微小的發光體。然後，他們巧妙地利用簡單的光學收集裝置，通過探測色心所發出的光子數，基於它們的量子統計屬性，成功實現了兩個相距8.5納米的氮—空穴色心獨立成像和分辨，同時測量了每個色心的結構，測量精度達2.4納米。如果通過增加收集光子數，可以把精度提高到1納米以內。實驗中所需的光路簡單，測量系統穩定，不受量子消相干效應的影響。

量子統計測量技術除了適用於相鄰物體的光學成像，還可以測量和分辨發光體的其他光學屬性，如發光壽命、波長等。同時，該測量技術可實時測量近鄰物體的動力學演化以及它們之間的相互作用，為實現進一步的量子信息技術提供了新的測量技術，也將在化學、材料、生物醫學等方向得到應用。