打造显微镜级温度计 量子传感技术功不可没
http://www.1718001.com 2020-09-15 15:37:26 仪器网

  提起量子技术,你最先想到的是什么?对大多数人而言,可能就是骗子口中神乎其神的各类量子产品吧!的确,自从量子技术这一概念在国内逐渐火热以来之后,量子阅读、量子美容以及量子水杯等各种打着“量子学”旗号的骗局层出不穷,让大多数对量子物理知之甚少的消费者们防不胜防,导致大家对与“量子”相关的产品也渐渐避而远之。

  虽然“量子骗局”花样百出,但量子技术却并非空有虚名,而且是21世纪非常热门的前沿科技之一。量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,研究对象包括原子、分子、凝聚态物质以及原子核和基本粒子。1900年,为了解释黑体辐射的实验现象,物理学家普朗克提出了“能量的最小单元“这一假设,并将其命名为“量子”。此后,经过爱因斯坦、玻尔、海森伯与薛定谔等科学家的不断完善,逐渐建立了完整的量子力学理论。

  现如今,随着科学技术的快速发展,量子技术也逐渐走出了实验室,进入传感、通讯、成像、医疗及信息处理等领域,为人类创造出越来越多的福利。甚至在仪器仪表领域,量子技术也有可能推动新技术的创新和突破。

  近日,来自大阪城市大学的研究人员与国际合作伙伴就利用量子技术发明出了一款基于显微镜的新型温度计,不仅可以准确、可靠地测量微观动物的温度,还能检测温度依赖性的量子自旋和荧光纳米金刚石。

  早在此前,该研究小组就使用一种类似量子传感的技术,成功测量到了培养细胞内生物过程的热量和温度。为了打造这种温度计,研究人员使用聚合物结构装饰纳米金刚石的表面并将其注射到线虫体内,通过药物治疗刺激线虫线粒体使其体内发烧,然后利用量子温度计成功地观察到了这一温度的变化和上升。虽然线虫移动速度非常快,但量子监控算法依旧能跟踪纳米金刚石并稳定地测量温度。据研究人员介绍,量子传感技术利用的是极其脆弱的量子系统对周围环境的敏感性,该测试结果作为一个重要的里程碑,将对量子传感跟生物学的融合以及未来的发展方向作出一定的指导意义。

  不可否认的是,温度已经与现代人们的日常生活密不可分。电视新闻和手机里面的天气预报、生病发烧时的体温测量与工业生产过程的温度控制,都离不开小小的温度计。作为发展历程非常漫长的仪表之一,温度计的种类、原理和应用范围不断拓展,从煤油温度计开始,酒精温度计、水银温度计、气体温度计以及电子温度计等不断更替,满足着科学技术发展与工业测温条件的需求。

  科学技术的发展和融合需要我们理性思考和看待,虽然量子技术现在离我们的日常生活还很遥远,但作为21世纪极具有发展潜力的前沿科技之一,与其相关的任何一项研究取得进展和突破,都有可能使人们的生活发生翻天覆地的变化。而这一技术将如何在人类历史中留下浓墨重彩的一笔,更加值得我们期待。

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