利用人工原子中自然发生的振动实现量子传感器的突破

由布里斯托大学（University of Bristol）领导的一组科学家发现了一种新方法，可用于构建超高精度量子传感器。

当单个原子发射光，它们在称为光子离散分组这样做。

测量此光时，这种离散或“颗粒”性质导致其亮度波动特别低，因为永远不会同时发射两个或多个光子。

这种特性在开发以低波动为关键的未来量子技术时特别有用，并且引起了人们对工程系统的兴趣激增，工程系统在发光时像原子一样工作，但是其性质更易于定制。

众所周知，这些“人造原子”通常是由固体材料制成，实际上是更大的物体，在其中不可避免地存在振动，通常被认为是有害的。

然而，由布里斯托大学领导的一个合作小组现已确定，与自然原子系统相比，人造原子中这些自然发生的振动可以令人惊讶地导致亮度波动的抑制作用更大。

作者，包括谢菲尔德大学和曼彻斯特大学的学者，都表明，这些低波动可用于构建本质上比没有振动的量子传感器更精确的量子传感器。

他们的发现今天发表在《自然通讯》杂志上。

布里斯托大学物理学院的首席研究员，量子工程学讲师达拉·麦卡奇顿博士说：“这项研究的意义是深远的。

“通常人们总是认为存在于这些相对较大的人造原子中的振动对它们发出的光是有害的，因为通常振动会搅动能级，因此产生的波动会被压印到所发出的光子上。

“不过，这里发生的是，在低温下，振动环境起到了冷却系统的作用-从某种意义上说冻结了能级，进而抑制了所发射光子的波动。”

这项工作为这些人造原子开辟了一个新的视野，在这种视野中，它们的固态特性实际上可以很好地利用，以产生使用自然原子系统无法产生的光。

它还为使用人造原子进行量子增强感测的一系列新应用打开了大门，从可以用于测量大脑中信号的小规模磁力测量一直到显示宇宙过程的全尺寸引力波检测在星系的中心。

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