北京
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本网讯（记者 徐旻昊）记者8月24日从中国科学技术大学获悉，该校与合肥国家实验室卢征天、夏添等人合作，利用光学量子调控方法研制了冷原子共磁力仪，将磁噪声影响降低至1/30000，基于原子自旋的量子精密测量的尺度也进入微米级。相关成果8月17日发表在《自然·光子学》上。
在量子精密测量科研领域，环境磁场波动可能会掩盖住极其微弱的目标信号。如何去除背景磁场，又不把目标信号一起去除，一直是该领域的一大难题。共磁力仪是解决这一难题的重要手段，通过同时比对两种原子的自旋进动，抵消共有磁场带来的干扰。但是，传统气室型共磁力仪受器壁尺寸约束，使原子无法充分靠近待测样品，物理探测距离在毫米级。团队此次研究改用冷原子方案，利用激光构筑的光镊，把镱‑171、镱-173两种同位素原子束缚在微米尺度的真空中。同时，团队巧妙运用微观“薛定谔猫态”量子叠加态，并优化光镊带来的光频移误差，保障了测量精度。测试显示，这套装置面对外部磁场变化，两种原子频率比值受干扰程度降至原先的1/30000，整套系统具有优异的误差控制能力。
该成果打造出一间安静的量子“听音室”。“如果自然界中存在某种只在微米距离内起作用，并且与核自旋有关的未知相互作用，两种镱原子的进动频率就可能出现无法用普通磁场解释的差异。”合肥国家实验室研究员夏添告诉记者。未来，通过该装置，科研人员可将待测样品贴近微米级原子云，有望大幅提升对短程自旋‑质量未知相互作用的探测能力，也将为原子电偶极矩等基础物理实验扫清磁场噪声障碍，在探索超越标准模型的新物理领域提供有力实验工具。
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