深圳有一群顶尖科学家，正在研究宇宙中最神秘的东西！

深圳有一群顶尖科学家，正在研究宇宙中最神秘的东西！

量子暗物质：深圳的"疯狂"实验

前两条还算"正常操作"，第三条就有点离谱了。

4月30日，深圳国际量子研究院发布消息：俞大鹏院士带队，联合北京大学，成功实现了基于"猫态"的量子增强暗物质搜寻实验突破。

翻译成人话就是：一群顶尖科学家在深圳，用量子计算机的技术，去寻找宇宙中最神秘的东西。

什么是"猫态"？源自薛定谔的猫——量子力学著名的思想实验，一只猫同时处于"生"和"死"的叠加态。深圳团队把这种量子叠加态应用到超导微波谐振腔里，让探测设备的灵敏度突破了经典物理的极限，去捕捉暗物质可能留下的蛛丝马迹。

什么是暗物质？它是宇宙中不发光、不反射光、不吸收光的"幽灵物质"，占宇宙总质量的约27%（我们能看到的所有普通物质只占5%）。人类找了它几十年，至今没有直接探测到。

而深圳，正在加入这场全球竞赛。

这件事的意义远超一次科学实验。它释放了一个强烈信号：深圳不再满足于做"中国硅谷"，它想做"中国波士顿"+ "中国日内瓦"的综合体。

以前提到深圳，你会想到华为、腾讯、比亚迪——应用创新的王者。但应用创新的天花板，是基础研究的高度。没有底层突破，应用创新迟早会碰到瓶颈。

所以深圳开始"烧钱"搞基础研究了。量子计算、暗物质探测、合成生物……这些短期看不到回报的方向，深圳在all in。

俞大鹏院士的团队只是冰山一角。光明科学城、河套合作区、西丽湖国际科教城——深圳正在一口气布局多个国家级科研平台。

这让我想起一句话：一座伟大的城市，不仅要有造富的能力，更要有回答人类终极问题的野心。

深圳显然想要两者兼得。

中国科研团队实现基于猫态的量子增强暗物质搜寻

基于猫态的量子增强暗物质搜寻概念图。研究团队供图

中新网深圳4月30日电 (记者 索有为)记者30日从深圳国际量子研究院获悉，在中国科学院院士俞大鹏的带领下，该院研究员徐源、刘松联合北京大学教授舒菁，在暗光子暗物质搜寻领域取得重要实验进展。

研究团队在高品质因子铌基超导微波谐振腔中开发出基于四脚薛定谔猫态的暗光子暗物质探测方案，实现量子增强的暗物质搜寻，为下一代高灵敏度暗光子暗物质搜寻实验奠定了重要技术基础。相关成果于29日发表在《物理评论快报》上。

暗物质是宇宙的重要组成成分，虽然其存在性已被诸多天文学和宇宙学方面的观测证据所证实，然而它的微观性质仍是现代物理学中的一大未解之谜。

研究团队开发出基于高品质因子铌基超导微波谐振腔的量子增强暗物质探测器，用于探测弥漫在空间中的超轻波动性暗光子暗物质。

研究团队发现，当暗光子的质量与探测器的共振频率相匹配时，暗光子将以正比于动力学混合角的概率转化为谐振腔中的普通光子，从而被探测到。通过探测谐振腔中光子产生速率，便可推算暗光子动力学混合角的上限。

该研究开发了基于四脚薛定谔猫态的暗物质探测实验方案，实现量子增强的高灵敏度暗光子暗物质搜寻。四脚猫态的模四宇称性质使探测器具备区分光子产生信号和谐振腔单光子丢失错误的能力，从而提升了光子探测的信噪比。

同时，研究团队在实验中成功制备出高保真度的四脚薛定谔猫态作为探测初态，并利用重复的量子非破坏性宇称测量以及隐马尔可夫模型分析等手段对探测器进行了系统表征。通过提高四脚猫态的平均光子数，实验展示了相比于真空态提升了高达8.1倍的光子产生速率，极大地提高了暗光子探测效率。

在此基础上，团队开展了暗光子暗物质的搜寻实验研究，通过测量暗物质的相干积分信号，最终实现在6.44 GHz频率下对暗光子动力学混合角高达7.32×10^{-16}的限制。

此外，团队进一步开发了基于失谐边带驱动的频率调节方法，并应用于暗光子暗物质的扫频探测，利用不同频率下测得的光子产生速率联合分析进一步压低背景噪声，实现了在100 kHz频率范围内的高灵敏度暗物质搜寻，获得了10^{-16}量级的暗光子动力学混合角限制，优于之前相关研究结果1个数量级以上。

据悉，该成果有望进一步推动量子增强精密测量技术在未来暗物质搜寻等前沿基础物理领域中的重要应用。(完)

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