新机械臂高效精准助力量子实验

实验装置和工作原理。图片来源：《先进科学》

科技日报记者 张佳欣

一种新的机械臂可能掌握着量子领域重大突破的关键。这种由英国布里斯托尔大学研究团队领导开发的机械臂，能让科学家以前所未有的速度、细节和复杂性进行量子实验。这项研究成果发表在新一期《先进科学》杂志上。

从监测细胞健康状况到太空通信，量子技术在现实世界中有许多潜在应用。量子实验通常需要高度受限的环境，有时需要结合超低温、原子尺度的相互作用和紧密相连的激光。通过将机器人功能构建到量子实验中，这项研究开辟了在受限环境中整合多个量子自由度的机器人技术的前景，从而提高了量子技术应用中的原型设计速度、控制性和鲁棒性。

研究人员展示了一个装有磁铁的机械臂，它能在标准技术无法实现的条件下对氮空位中心量子磁强计进行敏化。机械臂上的高强度磁铁可以任何角度放置在三维空间的任何位置，还能绕过障碍物。使用电极、激光器和镜面等工具，机械臂可促进各种实验装置更精确地对准和操作。

研究人员希望这项技术能够改进各种量子传感实验，它也有望使这些实验“走出”量子光学实验室，找到更有用的应用，比如在细胞诊断中。

由于机器人能够高精度地在人体的复杂区域导航，它们在手术中的应用渐广。这项研究证明了将机器人领域的发展带入量子技术的重要性。机器人技术可提供比传统方法更灵活、适应性更强的方法，这将加速量子技术跨领域的部署。凭借复杂的软件堆栈和完善的开源硬件，在化学和生物科学的各种实验环境中部署机器人技术变得越来越可行。