我国科学家实现新型自旋量子放大技术
2022-06-23 09:26:59      来源:葡京app下载日报

记者从中国科学技术大学获悉,该校中国科学院微观磁共振重点实验室教授彭新华研究组,首次提出和验证了Floquet自旋量子放大技术,灵敏度达到了飞特斯拉(10的负15次方特斯拉)水平。相关研究成果日前在线发表于《物理评论快报》,并被选为“编辑推荐”文章。

随着量子力学基础研究和科学技术的发展,通过原子、分子、自旋等物理系统可以实现微弱信号的量子增强放大。量子放大技术已经在诸多测量过程发挥不可替代的作用,催生出许多革命性成果,例如微波激射器、激光器、原子钟,甚至宇宙微波背景辐射的首次发现等,诺贝尔物理学奖也曾多次授予相关领域。

然而,目前对量子放大精密测量技术的探索仍然有限,实现信号放大主要依赖于量子系统固有的离散能级跃,由于可调谐性的限制,量子系统固有离散跃迁频率往往无法满足放大需要的工作频率,因此限制了量子放大器的性能,如工作带宽、频率和增益等。如果能够克服以上困难,量子放大技术的性能将可得到很大改善,对探测极弱电磁波和奇异粒子等基础物理和实际应用具有重要意义。

研究人员提出了Floquet自旋量子放大技术,克服了以往探测频率范围小等限制,实现了对多个频率的极弱磁场放大。这项技术得益于研究组此前提出的“自旋放大技术”和“Floquet调制技术”,将二者有机结合,从而将量子放大技术推广到Floquet自旋系统。

通过理论计算和实验研究,首次展示了Floquet系统可以实现多个频率待测磁场2个数量级的同时量子放大,测量灵敏度达到了飞特斯拉级级别。

该工作首次将量子放大技术扩展到Floquet自旋系统,有望进一步推广到其他量子放大器,实现全新的一类量子放大器——“Floquet量子放大器”。审稿人认为该工作“为精密测量以及检验新物理规律提供了超灵敏方法”。

(中国科大供图)(葡京app下载日报 记者吴长锋


编辑: 马兴亮 责任编辑: 曹月

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