由于研究涉及华威大学和格拉斯哥大学的QuantIC研究者和Heriot瓦特大学的光学传感技术，测量纳米结构的精确度可以大大提高。QuantIC是英国量子技术中心在量子增强成像和英国国家量子技术计划的一部分。利用光子对构成光的能量的基本组成部分，研究人员发明了一种测量人类头发宽度小于10万分之一的物体厚度的方法。这项新技术包括将两个接近相同的光子发射到一个被称为“波束分裂器”的组件上，并监测其随后的行为——在一个完整的实验中，每秒钟检测到大约3万个光子，并使用5000亿个光子。
对光子进入波束分裂，图片：University of Warwick
由于相同光子对“伙伴”的倾向，并继续在一起旅行——这是一种微妙的量子干涉效应的结果——研究人员新近开发的装置提供了与现有的单光子技术一样的精度和稳定性，因为所需设备的成本更高。提供一系列的潜在用途，包括研究更好地了解细胞膜和DNA，以及对单个原子厚度的纳米二维材料的质量控制，如石墨烯，这项新研究也显著改进了现有的双光子技术，其分辨率高达100x。为了测量一个透明物体的厚度(一个光子能够通过的任何物体)，每一对相同的光子沿着不同的路径发射:
然后光子A继续进入波束分裂器，而光子B在进入相同波束分裂器之前被一个透明物体减速。
然后记录光子离开分光器的可能性，让研究人员测量透明物体光子B的厚度。
随着样品厚度的增加，光子更有可能分别退出分配器。英国华威大学物理系的乔治·膝盖博士，在新方法背后发展了理论：这些结果真正令人兴奋的是，我们现在可以用光学传感器来研究纳米尺度下的物体，它们的物理效应是完全不同。到目前为止，所谓的双光子干扰还没有达到如此高的分辨率，这意味着我们被一些基于单光子干扰的现有方法的缺点所困扰——这需要比我们新的双光子技术更昂贵的技术。通过将干涉仪调到更灵敏的操作模式，并通过反复切换采样来消除缓慢漂移，从而取得了很大的进步。
测量纳米结构技术，图片：University of Warwick
不受相位波动的影响，并且拥有大的动态范围，这意味着像我们这样的传感器对生物成像和相关研究有很大的影响。”QuantIC共同研究者和该项目的首席研究员，Daniele Faccio教授，他的两个光子传感技术被用来产生数据说：我们与华威大学合作的结果提供了一系列潜在用途，包括研究更好地了解细胞膜和DNA，以及对单个原子厚度(如石墨烯)的纳米二维材料的质量控制。我们很高兴能够推进量子成像，并帮助保持英国在新量子技术发展中的地位。
博科园-科学科普｜参考期刊：科学进展｜来自：华威大学
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