更多的原子,更好的傳感器

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本報合肥10月18日電（記者丁一鳴 通訊員王敏）日前，中國科學技術大學郭光燦院士團隊在基於相變的紧密測量台中魚訊,上获得新進展。團隊史保森傳授、丁冬生傳授課題組與丹麥奧爾胡斯大學Klaus M lmer傳授和英國杜倫大學Charles S. Adams傳授互助，操纵強關聯系統的相變提高了裡德堡原子對微波電場測量的精度和靈敏度，靈敏度可達49納伏每厘米每根號赫茲。相關钻研功效10月17日發表於《天然-物理》。

發展現代化先進量子測量體系具备首要钻研意義，它既是國家重大需求，又合适國際發展潮水。由於裡德堡原子具备較大的脫毛慕斯,電偶極矩，可以對微弱電場產生很強的響應，是以已經成為一個很是有远景的微波測量量子體系。别的，由於裡德堡原子之間具备長程強互相感化，常被用於模擬钻研強關聯系統和相變。強關聯系統在臨界點四周對外界擾動加倍敏感，可以被應用於量子紧密測量領域。

雖然有大量理論報道操纵強關聯系統的臨界狀態去做量子傳感，但在實驗上一向未能樂成實現。“重要缘由是多體系統相變過程制備難、臨界點的外場調控技術短缺等。”論文配合作者、中科院量子信息重點實驗室丁冬生傳授介紹。

比年來，史保森、丁冬生科研團隊操纵裡德堡原子體系，聚焦量子模擬和量子紧密測量科學钻研，已取患了首要進展。

這次事情中，團隊發展了裡德堡原子臨界點與微波電場的耦合技術。基於室溫銣原子體系，操纵多體系統相變點對於微波擾動加倍敏感的特點，顯著提高了測量微波的精度和靈敏度。

丁冬生說：“實驗發現，多體系統中的原子透射譜線在相變點四周變得加倍峻峭，這相當於一把頻域上刻度更細的尺子，是以對於微波測量具备更高的精度。”

在評估傳感器時，一個關鍵量是Fisher information，它暗示一個測量量包括几多關於未知參數的信息。實驗表白，比拟於少體無相變的情況，多體系統在臨界點的Fisher information顯著提高，具體提高了三個數量級。對應於測量精度晋升最少一個量級，並且隨測量時間的增长而增长，呈現指睫毛滋養液，數增長的趨勢。

該事情获得審稿人高度評價：“該實驗真正具备開創驅蚊凝膠,性，具备重大的潛在影響，因為它為開發基於強互相感化多體系統的新一代量子傳感器打開了大門。”“49納伏每厘米每根號赫茲的靈敏度使人印象深入，很好地表白了這種法子在計量方面的潛在應用。”