新型自旋量子放大技術靈敏度達飛特斯拉水平

　　中國科學技術大學中國科學院微觀磁共振重點實驗室教授彭新華研究組在自旋量子精密測量領域取得重要進展，首次提出和驗證了Floquet自旋量子放大技術，靈敏度達到了飛特斯拉水平。相關研究成果日前在線發表于《物理評論快報》，并被選為“編輯推薦”文章。

　　隨著量子力學基礎研究和科學技術的發展，通過原子、分子、自旋等物理系統可以實現微弱信號的量子增強放大。相比基于經典電路的傳統放大技術，量子增強放大技術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有力的研究手段，因此受到廣泛關注。

　　然而，目前對量子放大精密測量技術的探索仍然有限，實現信號放大主要依賴于量子系統固有的離散能級躍遷。由于可調諧性的限制，量子系統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。若能克服以上困難，量子放大技術的性能將得到很大改善，對探測極弱電磁波和奇異粒子等基礎物理研究和實際應用具有重要意義。

　　研究人員提出了Floquet自旋量子放大技術，突破了以往探測頻率范圍小等限制，實現了對多個頻率的極弱磁場放大。這項技術將研究組此前提出的“自旋放大技術”和“Floquet調制技術”有機結合，從而將量子放大技術推廣到Floquet自旋系統。

　　理論計算和實驗研究首次展示了Floquet系統可以實現多個頻率待測磁場兩個數量級的同時量子放大，測量靈敏度達到了飛特斯拉級別。

　　相關技術有望進一步推廣到其他量子放大器，實現全新的一類量子放大器——“Floquet量子放大器”。審稿人認為，該工作“為精密測量以及檢驗新物理規律提供了超靈敏方法”。