據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)最新消息，該校自旋磁共振實(shí)驗(yàn)室彭新華教授與江敏教授團(tuán)隊(duì)于1月29日凌晨宣布，其在《自然》（Nature）雜志發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究成果——通過(guò)革新核自旋量子精密測(cè)量技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了國(guó)際上首個(gè)基于原子核自旋的量子傳感網(wǎng)絡(luò)，將暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度提升至新高度，為破解暗物質(zhì)宇宙之謎開(kāi)辟了全新路徑。

暗物質(zhì)探測(cè)：從“隱形鄰居”到“可觸信號(hào)”

宇宙中，人類肉眼可見(jiàn)的恒星、行星等普通物質(zhì)僅占宇宙總質(zhì)量的4.9%，而占比高達(dá)26.8%的暗物質(zhì)如同“隱形鄰居”——它不發(fā)光、不與普通物質(zhì)發(fā)生電磁作用，卻通過(guò)引力深刻影響著星系運(yùn)動(dòng)，是宇宙演化的核心拼圖之一。其中，軸子作為暗物質(zhì)的熱門(mén)候選者，被科學(xué)家形象地稱為“暗物質(zhì)墻”。當(dāng)太陽(yáng)系穿越這堵“無(wú)形之墻”時(shí)，軸子可能與量子傳感器中的原子核發(fā)生極微弱相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)。然而，捕捉這一信號(hào)難度極高，堪比在沸騰的廣場(chǎng)上精準(zhǔn)分辨一片特定雪花落地的聲音。

量子傳感網(wǎng)絡(luò)：給探測(cè)器裝上“雙引擎”

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)為量子傳感器研發(fā)了兩件“硬核裝備”：其一，通過(guò)技術(shù)手段將轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)“儲(chǔ)存”在接近分鐘級(jí)的核自旋相干態(tài)中，大幅延長(zhǎng)了信號(hào)探測(cè)窗口；其二，自主研發(fā)量子放大技術(shù)，將微弱信號(hào)增強(qiáng)百倍，讓原本難以察覺(jué)的“蛛絲馬跡”變得清晰可辨。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建了分布式量子傳感網(wǎng)絡(luò)：將5臺(tái)超靈敏量子傳感器分別部署于合肥（中國(guó)科大）與杭州（浙江工業(yè)大學(xué)），通過(guò)衛(wèi)星時(shí)間同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同探測(cè)。這種組網(wǎng)模式不僅能有效過(guò)濾環(huán)境噪聲導(dǎo)致的誤報(bào)，更將探測(cè)結(jié)果的可靠性提升至前所未有的水平。

突破與展望：從實(shí)驗(yàn)室到宇宙的“量子神器”

經(jīng)過(guò)兩個(gè)月連續(xù)觀測(cè)，團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室探測(cè)精度超越傳統(tǒng)天文觀測(cè)的結(jié)果。這意味著，人類搜尋暗物質(zhì)的“工具庫(kù)”中新增了一件更精準(zhǔn)的“量子神器”?！蹲匀弧穼徃迦藢?duì)此給予高度評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)工作為粒子物理與天體物理研究提供了強(qiáng)大工具，有望激發(fā)新一輪前沿探索熱潮?！?/p>

據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃擴(kuò)大“量子探測(cè)網(wǎng)”覆蓋范圍，通過(guò)全球組網(wǎng)、空間部署等方式進(jìn)一步提升靈敏度，持續(xù)向解開(kāi)暗物質(zhì)之謎發(fā)起沖擊。

審核編輯 黃宇