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量子传感器能够检测磁场或电场中最微小的变化 ， 有了量子传感器 ， 科学家们可以在材料科学和基础物理学中获得更精确的测量数据 。 但这些传感器只能检测这些磁场的几个特定频率 ， 限制了它们的实用性 。 现在 ， 美国科学家们已经开发出一种方法 ， 使这种传感器能够检测任何任意频率 ， 而不会损失其测量纳米级特征的能力 。
量子传感器有多种形式；它们本质上是一个系统 ， 其中一些粒子处于如此微妙的平衡状态 ， 以至于它们会受到所暴露场中微小变化的影响 ， 科学家们可以采用中性原子、俘获离子和固态自旋等形式发展量子传感器 。 例如 ， 物理学家用它们来研究物质的奇异状态 ， 包括时间晶体和拓扑相位 ， 而其他领域的科学家们则用它们来表征实验量子存储器或计算设备等实际设备 ， 但许多其他感兴趣的现象所跨越的频率范围比今天的量子传感器所能检测到的要宽得多 。
【距离大规模商用再进一步，美国科学家成功制造了量子混频器】这次美国科学家们设计的新系统称为量子混频器 ， 使用微波束向探测器注入第二个频率 。 这将被研究的场的频率转换为不同的频率 ， 即原始频率与附加信号频率之间的差值 ， 该信号被调谐到检测器最敏感的特定频率 。 这一简单的过程使探测器能够锁定任何所需的频率 ， 而不会损失传感器的纳米级空间分辨率 。
在这次实验中 ， 科学家们使用了一种基于广泛使用的量子传感系统diamond中氮空位中心阵列的特定设备 ， 并成功演示了使用频率为2.2GHz的量子位探测器检测频率为150兆赫的信号 ， 如果没有量子多路复用器 ， 这是不可能实现的 。
还有其他方法可以改变某些量子传感器的频率灵敏度 ， 但这些方法需要使用大型设备和强磁场 ， 这些设备和磁场会模糊细微细节 ， 从而无法实现新系统提供的极高分辨率 。 另外 ， 科学家们解释道：“该系统可能在生物医学领域开辟新的应用 ， 因为它可以在单个细胞的水平上获得一系列频率的电或磁活动 。 使用当前的量子传感系统 ， 很难获得此类信号的有用分辨率 ， 使用该系统可以检测单个神经元对某些刺激的输出信号 ， 例如 ， 这些刺激通常包含大量噪声 ， 使这些信号难以分离 。 ”
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