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中科大中科院量子信息重點實驗室孫方穩研究組利用光學超分辨成像技術，突破光學衍射極限，實現對單個自旋態的納米量級空間分辨率測量和操控，成像精度達4.1納米，為光學衍射極限的1/86，超越2014年諾貝爾化學獎獲得者斯特凡·W·赫爾教授等人實現的光學衍射極限1/67的精度。
人的肉眼能分辨0.1毫米尺度的物體，再小就要借助工具才能看清。1665年，英國科學家羅伯特·虎克制造了第一臺用于科學研究的光學顯微鏡，但由于存在一道無法逾越的“墻”——光學衍射極限，光學顯微鏡也不能無止境地“放大”下去。 1873年，德國科學家阿貝提出衍射極限理論。根據此理論，光學顯微鏡分辨率極限只能達到300納米左右。
由中科大校友、哈佛大學教授莊小威等科學家發明的超分辨成像技術，成像精度達到幾十個納米，把傳統成像分辨率提高了10倍到20倍，好比一個近視眼的人突然戴上了合適的眼鏡，成為研究細胞結構和物理測量的利器。實驗中，中科大孫方穩研究組利用50毫瓦泵浦激光，完成了對氮-空位色心的高分辨成像，精度達4.1納米。此外，基于該電荷態耗散成像技術和微波調控技術，他們還實現了高空間分辨率的自旋量子態的操作和測量，演示了高分辨率的磁場測量。這一成像技術原理與斯特凡·W·赫爾教授發明的受激發射耗散成像技術類似。
研究成果1月2日發表在《自然》子刊《光：科學與應用》上。這一技術不僅可用于納米尺度的高精度電磁場測量，今后還可能在量子信息技術、生命科學研究等領域得到廣泛應用。
