高階布拉格衍射的實(shí)驗(yàn)裝置和能帶結(jié)構(gòu)。圖片來源：《物理評論研究》（2025 年）。DOI: 10.1103/PhysRevResearch.7.L012028

量子傳感器的精度可比傳統(tǒng)傳感器高得多，例如，它們被用于地球觀測、導(dǎo)航、材料測試以及化學(xué)或生物醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域。達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的研究人員如今開發(fā)并測試了一種技術(shù)，該技術(shù)能讓量子傳感器的精度進(jìn)一步提升。

這項(xiàng)技術(shù)背后的原理是什么呢？基于原子波動(dòng)性的量子傳感器，利用量子干涉來極其精確地測量加速度和旋轉(zhuǎn)。這項(xiàng)技術(shù)需要為原子優(yōu)化設(shè)計(jì)分束器和反射鏡。然而，以非預(yù)期方式反射的原子會顯著影響這類測量。

因此，科學(xué)家們使用經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的光脈沖作為速度選擇性原子反射鏡，它能反射目標(biāo)原子，并讓寄生原子穿過。這種方法降低了信號中的噪聲，使測量結(jié)果更加精確。該研究成果發(fā)表在《物理評論研究》雜志上。

這項(xiàng)技術(shù)對于最新一代的量子傳感器尤為重要：為了進(jìn)一步提高靈敏度，目前正在探索極高速度的傳遞，然而，這在另一方面會引入額外的寄生原子路徑。

有了由比克爾（Birkl）教授和吉澤（Giese）教授的研究團(tuán)隊(duì)在達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)，這種不良的副作用能夠得到緩解。由于 “二向色鏡脈沖” 可以無縫集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，這使得該技術(shù)在快速應(yīng)用方面具有特殊優(yōu)勢。

這一突破使全球的研究人員能夠突破精確測量的極限，并為基礎(chǔ)量子物理學(xué)研究和量子傳感器的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)出更先進(jìn)的設(shè)備。

更多信息：D. 法伊弗（D. Pfeiffer）等人，《用于優(yōu)化高階原子布拉格衍射的二向色鏡脈沖》，《物理評論研究》（2025 年）。DOI: 10.1103/PhysRevResearch.7.L012028

期刊信息：《物理評論研究》

由達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)提供