人造原子在量子技術(shù)中越發(fā)重要，量子傳感器或?qū)⒁虼双@得突破！由布里斯托爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新方法，可以用來制造超高精度的量子傳感器。

當(dāng)單個原子發(fā)出光時，它們是以被稱為光子的離散包的形式發(fā)出光。當(dāng)這種光被測量時，這種離散或“粒狀”的性質(zhì)導(dǎo)致亮度波動特別低，因為兩個或兩個以上的光子永遠(yuǎn)不會同時發(fā)射。

這一特性在未來量子技術(shù)的發(fā)展中尤其有用，因為在未來量子技術(shù)中，低波動是關(guān)鍵，并已導(dǎo)致人們對工程系統(tǒng)的興趣大增。這些系統(tǒng)在發(fā)光時就像原子一樣，但其特性更容易定制。這些所謂的“人造原子”通常由固體材料制成，實際上是更大的物體，振動的存在不可避免，通常被認(rèn)為是有害的。然而，由布里斯托爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個合作小組現(xiàn)在已經(jīng)確定，人造原子中這些自然發(fā)生的振動可以令人驚訝地導(dǎo)致對亮度波動的抑制，甚至比自然原子系統(tǒng)中出現(xiàn)的還要大。

研究作者們，包括來自謝菲爾德大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)的學(xué)者們，表明這些低波動可以用來構(gòu)建量子傳感器，這些傳感器天生就比那些沒有振動的傳感器更精確，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然通訊》上。這項研究的首席研究員、布里斯托爾大學(xué)物理學(xué)院量子工程講師Dara McCutcheon博士說：這項研究的意義非常深遠(yuǎn)。通常人們總是認(rèn)為，這些相對較大的人造原子振動對它們發(fā)出的光是有害的，因為振動會沖擊能級，從而產(chǎn)生的波動會印在發(fā)出的光子上。

然而，這里發(fā)生的是，在低溫下，振動環(huán)境起著冷卻系統(tǒng)的作用——在某種意義上凍結(jié)了能量水平，反過來抑制了發(fā)射光子的波動。這項研究為這些人造原子指明了一個新的前景，在這個前景中，它們的固態(tài)本質(zhì)實際上被很好地利用來產(chǎn)生用自然原子系統(tǒng)無法產(chǎn)生的光。它還為一系列新的應(yīng)用打開了大門，這些應(yīng)用利用人工原子進行量子增強感知，范圍從可用于測量大腦信號的小規(guī)模磁力測量，一直到揭示星系中心宇宙過程的全面引力波探測。

博科園｜研究/來自：布里斯托大學(xué)

參考期刊《自然通訊》

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