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光明日報(bào)合肥6月21日電（記者常河通訊員王敏）中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授彭新華研究組在自旋量子精密測量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次提出和驗(yàn)證了弗洛凱（Floquet）自旋量子放大技術(shù)，靈敏度達(dá)到了飛特斯拉（即10的負(fù)十五次方特斯拉）水平。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《物理評論快報(bào)》，并被選為“編輯推薦”文章。審稿人認(rèn)為該工作“為精密測量以及檢驗(yàn)新物理規(guī)律提供了超靈敏方法”。
隨著量子力學(xué)基礎(chǔ)研究和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過原子、分子、自旋等物理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微弱信號的量子增強(qiáng)放大。相比基于經(jīng)典電路的傳統(tǒng)放大技術(shù)，量子增強(qiáng)放大技術(shù)具有更低的量子噪聲和更高的放大增益，為提升測量精度提供了強(qiáng)有力的研究手段，受到廣泛關(guān)注和研究。
然而，目前對量子放大精密測量技術(shù)的探索仍然有限，實(shí)現(xiàn)信號放大主要依賴于量子系統(tǒng)固有的離散能級躍，由于可調(diào)諧性的限制，量子系統(tǒng)固有離散躍遷頻率往往無法滿足放大需要的工作頻率，因此限制了量子放大器的性能，如工作帶寬、頻率和增益等。如果能夠克服以上困難，量子放大技術(shù)的性能將可得到很大改善，對探測極弱電磁波和奇異粒子等具有重要意義。
彭新華研究組研究人員提出了Floquet自旋量子放大技術(shù)，克服了以往探測頻率范圍小等限制，實(shí)現(xiàn)了對多個頻率的極弱磁場放大。這項(xiàng)技術(shù)得益于研究組此前提出的“自旋放大技術(shù)”和“Floquet調(diào)制技術(shù)”，將二者有機(jī)結(jié)合，從而將量子放大技術(shù)推廣到Floquet自旋系統(tǒng)。通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，研究團(tuán)隊(duì)首次展示了Floquet系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個頻率待測磁場2個數(shù)量級的同時量子放大，測量靈敏度達(dá)到了飛特斯拉級級別。
據(jù)悉，該工作首次將量子放大技術(shù)擴(kuò)展到Floquet自旋系統(tǒng)，有望進(jìn)一步推廣到其他量子放大器，實(shí)現(xiàn)全新的一類量子放大器——“Floquet量子放大器”。
《光明日報(bào)》（ 2022年06月22日11版）
來源： 光明網(wǎng)-《光明日報(bào)》
