这种环保的量子传感器依靠阳光运行

一种新的高灵敏度磁场传感器抛弃了以前设备依赖的高耗能激光器来进行测量，并用太阳光取而代之。激光可以消耗100瓦左右的功率——就像保持明亮的灯泡燃烧一样。这项创新有可能将量子传感器从能源需求中解脱出来。研究人员在即将出版的PhysicalReviewXEnergy中报告说，结果是一个处于技术前沿的环保原型。

最大的不同在于该设备如何利用阳光。它不使用太阳能电池将光能转化为电能。合肥中国科学技术大学的物理学家JiangfengDu说，取而代之的是太阳光完成了激光的工作。

量子磁力计通常包括强大的绿色激光来测量磁场。激光照射在含有原子缺陷的钻石上(SN:2/26/08)。当氮原子取代构成纯钻石的部分碳原子时，就会产生缺陷。绿色激光使氮缺陷发出荧光，发出强度取决于周围磁场强度的红光。

新的量子传感器也需要绿光。从树叶和草地反射的绿色波长可以看出，阳光中有很多这样的东西。为了收集足够的光来运行他们的磁力计，Du和他的同事们用15厘米宽的透镜代替了激光来收集阳光。然后他们过滤光线以去除除绿色以外的所有颜色，并将其聚焦在具有氮原子缺陷的钻石上。结果是红色荧光显示磁场强度，就像配备激光的磁力计一样。

将能量从一种类型转换为另一种类型，就像太阳能电池收集光并发电时发生的那样，本质上是一个低效的过程(SN:7/26/17)。研究人员声称，避免将太阳光转化为电能来驱动激光器，使他们的方法比太阳能电池驱动激光器的效率高三倍。

“我从未见过任何其他将太阳能研究与量子技术联系起来的报告，”牛津大学的物理学家Yen-HungLin说，他没有参与这项研究。“它很可能会点燃人们对这个未开发方向的兴趣，我们可以在能源领域看到更多的跨学科研究。”

研究人员说，对电场或压力等其他事物敏感的量子设备也可以从阳光驱动的方法中受益。特别是，天基量子技术可能会利用地球大气层外可用的强烈阳光来提供为量子传感器量身定制的光。剩余的光，在量子传感器不使用的波长，可以降级到太阳能电池，为电子设备提供动力来处理量子信号。

阳光驱动的磁力计只是融合量子技术和环境可持续技术的第一步。“在当前状态下，该设备主要用于开发目的，”杜说。“我们希望这些设备将用于实际目的。但是还有很多工作要做。”