中国科大在合肥、杭州架起“量子探测网”

【来源：合肥日报】

本报讯 一张连接合肥与杭州的“量子探测网”，为暗物质的探测提供全新路径。近日，中国科学技术大学自旋磁共振实验室彭新华、江敏团队在《自然》杂志发表突破性研究成果：团队革新核自旋量子精密测量技术，成功搭建国际首个基于原子核自旋的量子传感网络。团队将五台超灵敏量子传感器分别部署在合肥与杭州，如同布下的宇宙信号“监听系统”，让暗物质探测灵敏度实现质的飞跃。

暗物质，堪称宇宙“隐形巨头”，占宇宙总质量的26.8%。它虽然不发光、不与普通物质发生电磁相互作用，却能通过引力影响星系运动，一直以来难以搜寻。

轴子，是暗物质的热门候选者。科学家要探测它，还需要穿过一层被称为“暗物质墙”的存在。当地球穿越这堵“无形之墙”时，轴子可能与量子传感器中的原子核发生极微弱的相互作用，产生转瞬即逝的信号。要捕捉这个信号，难度堪比在沸腾的广场上，精准分辨出一片特定雪花落地的声音。

为攻克探测难题，研究团队给量子传感器装上了两件“硬核装备”：一是将转瞬即逝的信号“储存”在接近分钟级的核自旋相干态中，大幅延长了信号探测窗口；二是通过自研量子放大技术，将微弱信号增强100倍，让“蛛丝马迹”不再难寻。

更进一步，团队将五台超灵敏量子传感器分别部署在合肥与杭州，通过卫星时间精确同步，构建成分布式探测网络。捕捉真实宇宙信号，并进行“多地比对、协同验证”。这种组网模式能让探测结果的可靠性达到前所未有的高度。

经过两个月的持续观测，团队虽未捕捉到明确的“暗物质墙”穿越信号，却取得了关键进展：在广泛的轴子质量范围内，给出了该暗物质模型最严格的限制标准。其中部分质量区间的限制精度，比天文学家用超新星观测的结果高出40倍，首次实现实验室探测精度超越天文观测。

这一突破意味着，人类搜寻暗物质的“工具库”中，新增了一款更精准的“量子神器”。

该研究不仅为暗物质探测开辟了新路径，其网络化、分布式探测思路，未来还可与引力波天文台协同，用于搜寻更多宇宙奥秘。目前，团队计划进一步扩大“量子探测网”的覆盖范围，通过全球组网、空间部署等方式，将进一步极大提升暗物质探测灵敏度，持续向解开暗物质之谜发起冲击。

（合肥日报-合新闻记者 张玉莲）

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