本报讯 中国科大中国科学院微观磁共振重点实验室彭新华教授、江敏副教授团队在极弱磁场量子精密测量领域取得进展,发现了混合原子自旋之间的法诺共振干涉效应,提出了全新的磁噪声抑制技术,成功降低磁噪声干扰至少2个数量级。相关研究成果于近日发表在《物理评论快报》上。
研究团队发展了基于法诺共振干涉相消的磁噪声抑制方法,并在气态氦和钾原子混合体系中进行了实验验证。在该体系中,被激光极化的钾原子作为气态氦原子核自旋的极化和读出手段,通过自旋交换碰撞实现对氦原子核自旋的极化。其中的核心思想是,钾原子和氦原子间的自旋交换耦合还导致它们各自感受到来自另一种原子的等效磁场,其中钾原子感受到的氦原子等效磁场和外界磁噪声发生相消干涉时就实现了磁噪声抑制。
该项工作指出,在磁探测灵敏度受磁噪声(如磁屏蔽材料产生的约翰逊噪声等)限制的情形下,利用该磁噪声自补偿效应有望将赝磁场探测灵敏度提升1个量级,在更广频率范围内达到0.1fT/Hz1/2水平。这项技术将用于基础物理研究中的暗物质探测、奇异自旋相互作用的探测等领域,具有重要的科学意义和应用前景。
中国科学院微观磁共振重点实验室博士研究生秦毓舒、邵朕涵为该文共同第一作者,彭新华教授、江敏副教授为该文通讯作者。
(中国科学院微观磁共振重点实验室 物理学院 中国科学院量子信息和量子科技创新研究院 科研部)