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我国科学家在微波精密测量领域取得突破性进展

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  微波是人类观察世界的另一只“眼睛”,利用微波遥感技术可以测绘人类难以涉足地区的地形地貌、探索广袤神秘的宇宙太空。随着人类对未知世界探索的不断深入,经典微波测量方法在探测灵敏度和测量精确度方面都已经无法满足现实需求。
在国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项等科技计划的支持下,山西大学研究团队提出基于可控原子体系的微波超外差测量新原理和新技术,从根本上避免了经典微波测量方法中自由电子随机热噪声的影响,实现了目前国际上最为灵敏的、可溯源至国际标准单位制的微波相敏测量。他们提出了基于可控里德堡缀饰态与微波电场相干耦合新原理,完成了Hz量级超窄线宽激光的大范围连续可调谐、相位及强度噪声压缩等技术攻关,实现了里德堡量子态精确制备和操控;在国际上首次实现里德堡原子微波超外差接收机样机,极大提升了微波电场场强的探测灵敏度,微波测量灵敏度达55 nV/(cm Hz1/2),优于之前国际最好水平1000倍,最小可探测微波场强约400 pV/cm,优于之前国际最好水平10000倍;突破微波量子测量的场强和极化测量局限,实现了利用里德堡原子对微波电场相位和频率的测量。同时完成了X波段雷达测速样机的功能演示,最小速度分辨率达到5 μm/s (3mHz),可用于对超低速度运动目标到超高速飞行器的探测。该工作极大地推动了微波电场精密测量领域的发展,在国防安全、微波通信、量子计量、电子信息等领域具有重要的应用价值。

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