中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近日取得了重大突破，他們利用激光冷原子技術(shù)成功制備了基于自旋的薛定諤貓態(tài)，其壽命長(zhǎng)達(dá)分鐘量級(jí)。這一成果將有望大幅提升自旋進(jìn)動(dòng)相位的測(cè)量靈敏度。
該研究由夏添、盧征天、鄒長(zhǎng)鈴等人共同合作完成，相關(guān)論文已于11月1日在《自然?光子學(xué)》雜志上發(fā)表。研究團(tuán)隊(duì)通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，成功實(shí)現(xiàn)了一種具有超長(zhǎng)相干時(shí)間的薛定諤貓態(tài)。
在實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員利用光晶格囚禁了自旋為5/2的鐿-173原子，并通過精確控制激光脈沖對(duì)原子進(jìn)行誘導(dǎo)，產(chǎn)生了非線性光頻移。這一步驟使得原子能夠形成由自旋投影為+5/2與-5/2兩個(gè)態(tài)所組成的疊加態(tài)，即薛定諤貓態(tài)。
這種特殊的貓態(tài)不僅增強(qiáng)了磁場(chǎng)的靈敏性，而且在光晶格中表現(xiàn)出了對(duì)強(qiáng)度噪聲和光斑形貌變化的天然免疫性。這一特性使得該貓態(tài)在實(shí)際應(yīng)用中具有更高的穩(wěn)定性和可靠性。
令人矚目的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該貓態(tài)的相干時(shí)間突破了20分鐘大關(guān)。研究人員進(jìn)一步利用Ramsey干涉測(cè)量法驗(yàn)證了其相位測(cè)量靈敏度接近海森堡極限，這一成果無疑為量子測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。
研究團(tuán)隊(duì)表示，此次長(zhǎng)壽命薛定諤貓態(tài)的成功制備不僅為原子磁力計(jì)的研發(fā)提供了新的思路，還為量子信息糾錯(cuò)技術(shù)以及新物理現(xiàn)象的探索開辟了廣闊的道路。
薛定諤貓作為量子力學(xué)中的一個(gè)著名思想實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)期以來一直引發(fā)著科學(xué)家們的深入思考。如今，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的這一研究成果無疑為薛定諤貓態(tài)的實(shí)際應(yīng)用邁出了重要的一步。
