《科學》：氫分子可「化身」量子感測器，時空解析度達到前所未有

近日，加州大學歐文分校的物理學家在在配備太赫茲激光的掃描隧道顯微鏡中，成功將氫分子變為量子感測器。這種技術，可以前所未有的時空解析度來測量材料的化學性質，從而在先進的能源系統、電子學和量子計算機中發揮作用。<br />
在新研究中，科學家們描述了他們如何將兩個結合的氫原子置於 STM 的銀尖端和一個由平坦銅表面組成的樣品之間。通過持續數萬億分之一秒的激光脈衝，他們能夠激發氫分子並檢測其在低溫和儀器的超高真空環境下的量子態變化，從而呈現原子級的延時圖像樣品。<br />
科學家解釋，氫分子是兩能級系統的一個例子，因為它的方向在兩個位置之間移動，向上和向下並略微水平傾斜。通過激光脈衝，科學家們可以誘使系統以循環方式從基態變為激發態，從而導致兩種狀態的疊加。<br />
這種循環振蕩的持續時間非常短暫，僅持續數十皮秒（一萬億分之一秒）。但通過測量這種「退相干時間」和循環周期，科學家們能夠看到氫分子如何與其環境相互作用。<br />
STM 尖端和樣品之間的空間非常小，在大約 6 埃米或 0.6 納米之間。研究團隊組裝的 STM 能夠檢測在這個空間中流動的微小電流，併產生光譜讀數，證明氫分子和樣品元素的存在。研究人員表示，該實驗首次展示了基於太赫茲感應整流電流通過單