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全球新動態(tài):中外學(xué)者合作首次實(shí)現(xiàn)一種高靈敏微波傳感

2022-10-18 21:41:09


(資料圖)

中新社合肥10月18日電 (記者 吳蘭)記者18日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該??蒲袌F(tuán)隊與合作者在精密測量上取得新進(jìn)展——首次實(shí)現(xiàn)基于里德堡原子臨界增強(qiáng)的高靈敏微波傳感。

該研究成果17日發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然—物理》(Nature Physics)上。

據(jù)悉,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊中史保森教授、丁冬生教授課題組與丹麥奧爾胡斯大學(xué)Klaus M?lmer教授和英國杜倫大學(xué)Charles S. Adams教授合作,提高了里德堡原子對微波電場測量的精度和靈敏度,靈敏度可達(dá)49納伏每厘米每根號赫茲。

發(fā)展現(xiàn)代化先進(jìn)量子測量體系具有重要的研究意義。由于里德堡原子可以對微弱電場產(chǎn)生很強(qiáng)的響應(yīng),因此已經(jīng)成為一個非常有前景的微波測量量子體系。此外,里德堡原子之間具有長程強(qiáng)相互作用,常被用于模擬研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)在臨界點(diǎn)附近對外界擾動更加敏感,可以被應(yīng)用于量子精密測量領(lǐng)域。

雖然有大量理論報道利用強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的臨界狀態(tài)去做量子傳感,但在實(shí)驗上一直未能成功實(shí)現(xiàn)。“主要原因是多體系統(tǒng)相變過程制備難、臨界點(diǎn)的外場調(diào)控技術(shù)欠缺等。”論文共同作者、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室丁冬生教授介紹。

近年來,史保森、丁冬生科研團(tuán)隊利用里德堡原子體系,聚焦量子模擬和量子精密測量科學(xué)研究,已取得了重要進(jìn)展。此次工作中,團(tuán)隊發(fā)展了里德堡原子臨界點(diǎn)與微波電場的耦合技術(shù),顯著提高了測量微波的精度和靈敏度。

丁冬生說:“實(shí)驗發(fā)現(xiàn),多體系統(tǒng)中的原子透射譜線在相變點(diǎn)附近變得更加陡峭,這相當(dāng)于一把頻域上刻度更細(xì)的尺子,因此對于微波測量具有更高的精度。”

實(shí)驗表明,其關(guān)鍵量之一的費(fèi)希爾信息(Fisher information)提高了三個數(shù)量級。對應(yīng)于測量精度提升至少一個量級,并且隨測量時間的增加而增加,呈現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢。

該工作得到審稿人高度評價:“該實(shí)驗真正具有開創(chuàng)性,具有重大的潛在影響,因為它為開發(fā)基于強(qiáng)相互作用多體系統(tǒng)的新一代量子傳感器打開了大門。”(完)

標(biāo)簽: 中外學(xué)者 首次實(shí)現(xiàn) 高靈敏微波傳感

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