記者27日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊在冷原子超分辨成像研究中取得重要進展,，該團隊李傳鋒,、黃運鋒,、崔金明等人在離子阱系統(tǒng)中實現(xiàn)單離子超分辨成像。該成果日前發(fā)表于《物理評論快報》,。

冷原子系統(tǒng)包括離子阱中囚禁的離子和光場中囚禁的原子等,，是研究量子物理的理想實驗平臺，也是量子模擬,、量子計算和量子精密測量實驗研究的重要物理系統(tǒng),。冷原子系統(tǒng)中的核心實驗技術(shù)之一是高分辨單粒子成像。近十年來,，冷原子系統(tǒng)的顯微成像技術(shù)飛速發(fā)展,，涌現(xiàn)出量子氣體顯微鏡、光鑷原子陣列,、高分辨率囚禁離子成像等先進技術(shù),。然而，受限于光學(xué)衍射極限,，這些技術(shù)分辨率只能達到光學(xué)波長量級,，研究波函數(shù)細(xì)節(jié)相關(guān)的量子現(xiàn)象需要光學(xué)超分辨成像。此前,，國際上對單原子（離子）直接的超分辨成像尚未取得進展,。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團隊借鑒經(jīng)典成像領(lǐng)域的受激耗盡超分辨成像方法,，結(jié)合冷原子系統(tǒng)的原子量子態(tài)初始化和讀取技術(shù),，首次在離子阱中實現(xiàn)單個離子的超分辨成像。實驗結(jié)果表明,，該成像方法的空間分辨率可超越衍射極限一個量級以上,，利用數(shù)值孔徑僅為0.1的物鏡即可實現(xiàn)175納米的成像分辨率。為了進一步展示該方法的時間分辨率優(yōu)勢,，團隊同時實現(xiàn)了50納秒的時間分辨率和10納米的單離子定位精度,，并清晰地拍攝了囚禁離子在離子阱中的快速簡諧震蕩，理論上通過相關(guān)操作可將空間分辨率提高至10納米以下,。

這一實驗技術(shù)可擴展到冷原子系統(tǒng)的多體和關(guān)聯(lián)測量,。審稿人認(rèn)為，該工作“填補了此前缺失的精密測量原子位置的重要工具,，有潛力對高頻運動的單個運動量子實現(xiàn)空間分辨”,。