美国技术协会 量子显微镜
信用:美国技术协会 技术学教授伊多·卡米纳和他的团队在量子科学领域取得了戏剧性的突破:一种记录光流的量子显微镜，能够直接观察光子晶体中的光
他们的研究“自由电子和光子腔之间的相干相互作用”发表在《自然》杂志上
所有的实验都是在以色列理工学院用独特的超快透射电子显微镜进行的
显微镜是科学界为数不多的最新的也是最通用的
“我们开发了一种电子显微镜，它在许多方面都是世界上最好的近场光学显微镜
使用我们的显微镜，我们可以改变照亮任何纳米材料样品的光的颜色和角度，并绘制它们与电子的相互作用，就像我们用光子晶体演示的那样，”教授解释说
卡米纳
“这是我们第一次真正看到光被纳米材料捕获时的动力学，而不是依靠计算机模拟，”Dr
王康鹏，该组博士后，论文第一作者
所有的实验都是在罗伯特和鲁思·马吉德教授领导的电子束量子动力学实验室的超快透射电子显微镜上进行的
卡米纳
他是安德鲁和厄纳·维特比电子工程学院和固态研究所的教员，并隶属于海伦·迪勒量子中心和拉塞尔·贝里纳米技术研究所
研究团队还包括:博士
王康鹏，拉斐尔·达汗，迈克尔·申奇斯，博士
雅伦·考夫曼、阿迪·本-哈云、奥里·莱因哈特和夏伊策斯
对于每种颜色的光，光子晶体以不同的模式捕获光
信用:宋涤科技(北京)有限公司
有限的
深远的应用 这一突破可能会对许多潜在的应用产生影响，包括设计新的量子材料来存储更稳定的量子比特
同样，它可以帮助提高手机和其他屏幕上颜色的清晰度
“一旦我们研究更先进的纳米/量子材料，它将产生更广泛的影响
我们有一台极高分辨率的显微镜，我们正开始探索下一个阶段
卡米纳阐述道
“例如，当今世界上最先进的屏幕使用基于量子点的QLED技术，使得以更高的清晰度控制色彩对比度成为可能
挑战在于如何提高大表面上这些微小量子点的质量，使它们更加均匀
这将提高屏幕分辨率和色彩对比度，甚至超过当前技术的能力
" 教授
以色列理工学院电气工程学院的安德鲁和埃纳·维特比领导着罗伯特和鲁思·马吉德电子束量子动力学实验室
他的AdQuanta小组开发了一种新的4D电子显微镜，这是以色列的第一种，也是世界上为数不多的一种
该系统将在物理和材料研究方面提供一系列前所未有的能力，同时具备卓越的空间和时间分辨率
信用:美国技术协会 一种新的量子物质 教授的超快透射电子显微镜
卡米纳的自动量子实验室有一个从40千伏到200千伏不等的加速电压(将电子加速到光速的30-70%)，以及一个40瓦的亚100飞秒脉冲激光系统
超快电子透射显微镜是一种飞秒泵浦探针装置，使用光脉冲激发样品，使用电子脉冲探测样品的瞬态
这些电子脉冲穿透样品并使其成像
在一个设置中包含多维能力对于纳米尺度物体的全面表征极其有用
这一突破的核心在于，超快自由电子-光相互作用研究的进展引入了一种新的量子物质——量子自由电子“波包”
“过去，量子电动力学(QED)研究的是量子物质与光腔模式的相互作用，这对构成量子技术基础设施的基础物理的发展至关重要
然而，迄今为止的所有实验都只关注光与束缚电子系统的相互作用，如原子、量子点和量子电路，它们在固定的能量状态、光谱范围和选择规则方面受到很大限制
然而，量子自由电子波包没有这样的限制
尽管多种理论预测用自由电子激发新的空穴效应，由于相互作用的强度和持续时间的基本限制，以前没有观察到自由电子的光子空穴效应
教授
卡米纳和他的团队开发了一个实验平台，用于在纳米尺度上多维研究自由电子与光子的相互作用
他们独特的显微镜通过利用电子的量子特性获得了记录的近场光学图，这通过观察电子光谱的拉比振荡得到了验证，这不能用纯经典理论来解释
更有效的自由电子-腔-光子相互作用可以允许强耦合、光子量子态合成和新的量子非线性现象
电子显微术领域和自由电子物理学的其他领域可以从与光子腔的融合中获益，使得软物质或其他束敏感材料的低剂量、超快电子显微术成为可能
教授
卡米纳希望显微镜将服务于其他研究领域更广泛的技术团体
“我想培养跨学科的合作，”他指出
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