據美國物理學家組織網12月20日（北京時間）報道，美國匹茲堡大學的研究人員基于量子測量和納米技術的界面工作，實現了由鉆石晶體包裹的單個電子組成的納米級磁成像的重要進展。研究人員表示，被認為是計算任務“動力室”的量子計算或許也可應用于高精度測量等純電子工業以外的其他領域。相關研究報告發表在12月18日的《自然?納米技術》網絡版上。

      該校物理學和天文學系的助理教授古魯德弗?達特表示，該納米磁共振成像技術可針對單個分子或細胞內的一群分子進行掃描。傳統的磁共振成像技術在這種分子層面不能很好工作，因此需要創建一種新設備來適應這種高精密度觀測的需求。

      在構建這種裝置中，科研團隊面臨的一個重大挑戰是：需要在鉆石晶體內利用單個電子的共振準確測量出磁場。共振是指一個物體在特定頻率下，以最大振幅做出擺動的傾向，自然中存在著很多共振的現象，例如樂器的音響共振、擺鐘共振和電路的共振等。共振十分強大，物理學家可用其對力、質量和電磁場等進行靈敏測量，但共振也限制了人們可以準確測量的最大磁場范圍，在磁成像中，物理學家只能從接近傳感器共振頻率的分子處探測到狹長的磁場，使成像過程變得更加困難。

      科研人員利用量子計算的方法避開了硬件上的不足，以便能觀測到整個磁場。與此前使用的標準技術相比，通過擴展磁場，科學家能將最大可探測場強和精度之間的比例提升10%。這使科研團隊離研發出納米級的磁共振設備又近了一步，屆時科學家能夠以非侵入的方式，研究分子、材料和細胞等的屬性，在不傷害原子的情況下，顯示它們所處的位置。而目前類似研究所采用的方法都不可避免地會破壞樣本。

      研究人員表示，以上只是初步結果，他們期望在日后更多的研究中獲得更多成果。達特表示：“這對于我們理解分子或活體細胞等具有直接影響。我們的工作顯示量子計算也可以超越純電子設備領域，為高精度測量取得進展掃清基本的路障。”

    總編輯圈點

      躺在醫院的核磁共振機器里，耳旁轟鳴聲響起，片刻人體的物理詳情就被繪制在一張三維圖上。可惜核磁共振設備的分辨率不高，如果要捕捉小尺度物體的圖像，就勉為其難，更不要說為鉆石里面的電子“照相”了。匹茲堡大學的技術人員獨辟蹊徑，引入擅長小尺度處理的精巧的量子技術，解決了問題。技術升級總是如此：在既有設備和工藝已達到最高精度的情況下，突破瓶頸就要靠新思維。