新研究提出用光為量子自旋“護航”
更新時間：2025/7/15 16:11:49 來源：新華社
新聞中心首頁
以色列和美國的研究人員日前在美國《物理評論快報》上發(fā)表論文說,，他們合作發(fā)現(xiàn)了一種利用激光束保護原子“自旋”不受干擾的全新方法,，為提升量子傳感器,、導航系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的穩(wěn)定性和實用性打開新路徑,。
在量子技術(shù)中,，原子內(nèi)部的磁性取向（即“自旋”）是存儲和感知信息的核心,。然而，當原子相互碰撞或撞擊容器壁時,，自旋容易失去同步,，即所謂“自旋弛豫”現(xiàn)象，導致信息丟失,。長期以來,，這一問題限制了量子設(shè)備的性能與穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)上,，科學家往往通過在極低磁場環(huán)境中結(jié)合復(fù)雜笨重的磁屏蔽結(jié)構(gòu)來延緩這種信息丟失,。來自耶路撒冷希伯來大學和美國康奈爾大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，使用一束經(jīng)過精確調(diào)諧的激光照射原子氣體,，可顯著降低這一信息丟失速度,。研究團隊通過對溫熱的銫蒸氣進行實驗，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可使原子的自旋保持同步,，即使在頻繁碰撞或與容器壁接觸的條件下,，仍能保持較長時間的“相干態(tài)”。實驗結(jié)果顯示,，原子自旋的衰減速度減少了約90%,，磁靈敏度顯著增強。
研究人員將這項技術(shù)稱為“光學保護”,，它通過激光細致調(diào)整原子能級,，使自旋自然趨于一致,，從而抵抗外部干擾帶來的去相干影響。這種方法無需傳統(tǒng)磁屏蔽,，也不依賴極低溫或特殊磁場設(shè)置,，更加簡潔高效。
“就像數(shù)百個陀螺儀在一個盒子里高速旋轉(zhuǎn)并不斷碰撞,，這束激光就像一名指揮家,，讓它們在激烈的環(huán)境中依舊保持和諧旋轉(zhuǎn)�,！币啡隼湎２畞泶髮W在新聞公報中介紹,。
研究人員說，這項研究展示了如何借助光與原子自旋間的相互作用,，在更廣泛的現(xiàn)實條件下保持量子態(tài)的穩(wěn)定,。這種技術(shù)可廣泛應(yīng)用于量子磁力儀、量子導航系統(tǒng),、無需衛(wèi)星支持的精準定位設(shè)備,，乃至量子信息存儲等領(lǐng)域。由于該技術(shù)可在“溫暖環(huán)境”下運行,，無需復(fù)雜低溫系統(tǒng)與繁瑣調(diào)試，其在醫(yī)療成像,、考古探測,、航天探索等領(lǐng)域的實際應(yīng)用前景廣闊。
 |
 |
 |
 |
焦作網(wǎng)免責聲明： | |||||||
|
||||||||
以色列和美國的研究人員日前在美國《物理評論快報》上發(fā)表論文說，他們合作發(fā)現(xiàn)了一種利用激光束保護原子“自旋”不受干擾的全新方法,，為提升量子傳感器,、導航系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的穩(wěn)定性和實用性打開新路徑。
在量子技術(shù)中,，原子內(nèi)部的磁性取向（即“自旋”）是存儲和感知信息的核心,。然而，當原子相互碰撞或撞擊容器壁時,，自旋容易失去同步,，即所謂“自旋弛豫”現(xiàn)象，導致信息丟失,。長期以來,，這一問題限制了量子設(shè)備的性能與穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)上,，科學家往往通過在極低磁場環(huán)境中結(jié)合復(fù)雜笨重的磁屏蔽結(jié)構(gòu)來延緩這種信息丟失,。來自耶路撒冷希伯來大學和美國康奈爾大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，使用一束經(jīng)過精確調(diào)諧的激光照射原子氣體,，可顯著降低這一信息丟失速度,。研究團隊通過對溫熱的銫蒸氣進行實驗，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可使原子的自旋保持同步,，即使在頻繁碰撞或與容器壁接觸的條件下,，仍能保持較長時間的“相干態(tài)”,。實驗結(jié)果顯示，原子自旋的衰減速度減少了約90%,，磁靈敏度顯著增強,。
研究人員將這項技術(shù)稱為“光學保護”，它通過激光細致調(diào)整原子能級,，使自旋自然趨于一致,，從而抵抗外部干擾帶來的去相干影響。這種方法無需傳統(tǒng)磁屏蔽,，也不依賴極低溫或特殊磁場設(shè)置,，更加簡潔高效。
“就像數(shù)百個陀螺儀在一個盒子里高速旋轉(zhuǎn)并不斷碰撞,，這束激光就像一名指揮家,，讓它們在激烈的環(huán)境中依舊保持和諧旋轉(zhuǎn)�,！币啡隼湎２畞泶髮W在新聞公報中介紹,。
研究人員說，這項研究展示了如何借助光與原子自旋間的相互作用,，在更廣泛的現(xiàn)實條件下保持量子態(tài)的穩(wěn)定,。這種技術(shù)可廣泛應(yīng)用于量子磁力儀、量子導航系統(tǒng),、無需衛(wèi)星支持的精準定位設(shè)備,，乃至量子信息存儲等領(lǐng)域。由于該技術(shù)可在“溫暖環(huán)境”下運行,，無需復(fù)雜低溫系統(tǒng)與繁瑣調(diào)試，其在醫(yī)療成像,、考古探測,、航天探索等領(lǐng)域的實際應(yīng)用前景廣闊。
 |
|
||||
|
焦作網(wǎng)免責聲明： | |||||||
|
||||||||
|
|
