隨著量子科學及技術的快速發(fā)展，單光子源已成為光量子信息研究中的關鍵器件，對量子計算起著至關重要的作用。NANOBASE將反聚束實驗與快速拉曼和光致發(fā)光成像技術聯(lián)用，在10月30日推出新品光子反聚束測量模塊。該項技術將給科研工作者更便捷的手段進行與量子計算機等新興技術密切相關的單光子源研究。
 
單光子源具有獨特的量子力學特性，其在量子技術和信息科學中得到了廣泛的應用，包括量子計算機開發(fā)和密碼學技術研究等等。常見的單光子源有金剛石中的氮空位（NV）色心、單個熒光分子、碳納米管和量子點等。反聚束實驗則是鑒別單光子源的重要表征方法。
 
知識拓展
”NV（Nitrogen-Vacancy）色心是金剛石中的一種點缺陷。金剛石晶格中一個碳原子缺失形成空位，近鄰的位置有一個氮原子，這樣就形成了一個NV色心。
反聚束效應是一種量子力學效應，它揭示了光的類粒子行為。它是由于單光子源一次只能發(fā)射一個光子而產生的現(xiàn)象。由于兩次光子發(fā)射之間必須完成一個激發(fā)和弛豫循環(huán)，兩次光子發(fā)射之間的最小間隔主要取決于單光子源的激發(fā)態(tài)壽命。
當將發(fā)光信號分成兩束，采用兩個檢測器同時探測，每個光子只能被其中一個檢測器探測到。即在同一時刻僅有一個檢測器可以探測到光子。反聚束效應會導致兩個探測器的信號在很短的延遲時間內呈現(xiàn)反相關（HBT實驗）。“
 
光子反聚束測試功能
和常見的利用機械位移平臺的mapping方式相比，采用掃描振鏡的mapping方式無需樣品發(fā)生任何位移，通過光斑在視場內的nm級位移來實現(xiàn)樣品的成像。這種方式可以方便的和磁場，低溫，CVD等其他設備結合在一起，實現(xiàn)“絕對”的原位測試，避免位移平臺本身重復精度累積帶來的成像扭曲和定位偏差。

而全新推出的光子反聚束測量模塊，在原本拉曼光譜、熒光壽命、光電流成像的基礎上新增光子反聚束功能，在方便快捷的進行零聲子線的測試的同時，還可以完成光子反聚束的測量，極大的簡化色心的搜尋流程，迅速判斷制備工藝水平。
該模塊有助于研究者用拉曼光譜和光致發(fā)光（PL）成像來表征樣品，快速確定目標區(qū)域（可能有單光子源的區(qū)域），隨后在同一儀器來進行反聚束實驗。
 
典型案例： 對已經進行過氮離子注入處理過的納米級金剛顆粒進行光譜分析，從而精準定位符合要求的潛在色心：上圖1為在5X物鏡下進行快速粗掃后得到的針對零聲子線峰位強度成像，圖2為40X物鏡下粗掃獲得的強度圖像，可以看到十字標志處單獨存在的一個潛在優(yōu)質色心，圖3為該點的PL光譜圖，可以清晰看到637nm處的較窄的零聲子線。
   
利用掃描振鏡直接將光斑移動至感興趣的點位進行HBT測試，上圖為測得的單個NV-所體現(xiàn)的光子反聚束現(xiàn)象。

常見的處理金剛石樣品的方法有很多，比如以濃硫酸和雙氧水配備的食人魚溶液浸泡和清洗，或者將金剛石樣品放入空氣中進行高溫加熱，經過處理后的金剛石樣品表面氧化層被去除后，再通過飛秒激光輻射等方法進行N離子的注入，從而生成單個NV色心、多個NV色心發(fā)光點，以及高密度NV色心團簇。
 與顯微共聚焦熒光系統(tǒng)聯(lián)用的光子反聚束實驗具有眾多優(yōu)勢。不僅可以快速篩選NV色心的可能區(qū)域，還能實現(xiàn)空間分辨及對其單光子發(fā)光源特性的研究，這一技術可以有效地協(xié)助單光子源的前沿研究，助力新型量子技術的快速篩選和實驗。
 
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