中科大实现新型自旋量子放大技术

版次:02  2022年06月25日

本报讯(记者 陈婉婉)记者6月21日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在自旋量子精密测量领域取得重要进展,首次提出和验证了弗洛凯(Floquet)自旋量子放大技术,灵敏度达到了飞特斯拉(即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。

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。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别。

据悉,该研究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”。