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机器学习与量子传感器结合实现了高灵敏度检测磁场的新高度

据麦姆斯咨询报道,来自布里斯托大年夜学(University of Bristol)的钻研职员经由过程将机械进修与量子传感器相结合,实现了在室温下以极高灵敏度检测磁场的新高度。

这项颁发在《Physical Review X》期刊上的钻研成果或将使新一代核磁共振成像扫描仪(MRI scanners)可以应用磁场和无限电波来天生人体内部的具体图像,并在生物学和材料科学领域有进一步的潜在利用。

上述发明寄托机械进修技巧和量子传感装配的组合得以实现,机械进修技巧是指谋略机像人类和动物一样自然地适应和进修履历。

来自布里斯托大年夜学量子工程和技巧实验室(Quantum Engineering and Technology Labs, QETLabs)的钻研职员与乌尔姆大年夜学(University of Ulm)量子光学钻研所和微软(Microsoft)相助,应用基于金刚石中氮空位(Nitrogen-vacancy, NV)中间的电子自旋量子传感器证清楚明了这一点。

氮空位中间是可以在金刚石中发明或孕育发生的原子缺陷。它们可以实现单个电子互相感化,用于感测电场和磁场。它们独特的高空间分辨率和灵敏度的组合能够对单个神经元活动进行监测并映射到纳米级的情景钻研。然而,这种纳米级核磁共振利用受限于当前最先辈设备在室温下的光学读出噪声。

布里斯托大年夜学首席钻研员Anthony Laing博士表示,“我们盼望在新一代传感实验中支配我们的技巧,以解开未开拓的机制,此中实时跟踪和增强灵敏度是探索纳米级征象的关键身分。”

布里斯托大年夜学量子光子学中间钻研助理Raffaele Santagati博士指出,“我们展示了机械进修若何赞助降服这些限定,以正确跟踪室温下的颠簸磁场,这种灵敏度平日只存在于低温传感器。”

论文配相助者Antonio GenTIle弥补道,“在我们的论文中,我们展示了贝叶斯推理措施若何成功地从自然噪声数据中进修磁场和其他紧张的物理量。这将使我们能够使用先辈的数据处置惩罚,低落数据读出历程的繁杂性。”

在金刚石缺陷中发明的氮空位中间已经被用于证实其感知能力,然则噪声和不需要的互相感化可能会限定它们对现实场景的适用性。本项事情的钻研结果展示了若何降服上述限定。

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