研究人员表示,这项成果证明,借助光与原子自旋之间的相互作用,有可能在更接近现实使用条件下,保持量子态的稳定。这为多种前沿应用打开了空间,包括量子磁力仪、无需卫星支持的导航系统、高精度定位设备及量子信息存储等。
耶路撒冷希伯来大学在新闻公报中介绍称:“就像数百个陀螺仪在一个盒子里高速旋转并不断碰撞,这束激光就像一名指挥家,让它们在激烈的环境中依旧保持和谐旋转。”
新华社报道,在量子技术中,原子内部的磁性取向(即“自旋”)是感知和存储信息的核心机制。然而,一旦原子相互碰撞或撞击容器壁,自旋便容易失去同步,出现所谓的“自旋弛豫”现象,进而导致信息丢失。这一问题长期限制量子设备的稳定运行。 传统做法通常依赖极低磁场环境和复杂的磁屏蔽结构,以尽可能减缓信息丢失。但此次,来自耶路撒冷希伯来大学与美国康奈尔大学的科研团队发现,通过一束精确调控的激光照射原子气体,能有效减缓自旋衰减速度。 研究团队以温热的铯蒸气为实验对象。结果显示,即便原子在不断碰撞或接触容器壁的情况下,这种激光技术仍能维持其“相干态”,即自旋保持同步。实验数据显示,自旋衰减速度降低约90%,并显著增强磁场感应灵敏度。
值得一提的是,该技术可在“温暖环境”下运行,无需复杂的低温系统和精密磁控条件,未来在医疗成像、考古探测、航天导航等领域的应用前景同样被看好。
近日,以色列和美国研究人员在《物理评论快报》上发表联合研究成果,首次提出一种利用激光束保护原子“自旋”不受干扰的新方法,为提升量子传感器、导航系统等关键技术的稳定性与实用性提供全新路径。
研究人员将这项技术命名为“光学保护”。它通过精细调整激光波长,使原子能级重新排列,从而促使自旋趋于一致,提升对外界干扰的抵抗力。与传统技术相比,这一方法无需低温环境或厚重磁屏蔽,结构更为简洁,操作也更高效。