報告時間：2023年5月15日（星期一）14:00
報告地點：翡翠湖校區科教樓第五會議室
報 告 人：包谷之 博士
工作單位：上海交通大學
舉辦單位：物理學院
報告簡介：
近年來，量子精密測量的研究與發展呈迅猛之勢，特別是基于光與原子相互作用的原子磁力計，因其靈敏度高、易于小型化而備受關注。量子漲落和環境磁場噪聲是限制磁強計靈敏度的兩個主要來源，是限制原子磁力計性能及其進一步應用的主要因素。量子技術可以在微觀尺度實現高純度量子糾纏并突破標準量子極限。但量子技術往往工作在低粒子數水平下，因此應用量子光場的原子磁力計靈敏度有限。另外，傳統量子磁力計需要在良好磁場屏蔽環境下才能體現量子增強，這也限制了其應用前景。高靈敏測量與量子技術之間的相互掣肘，造成了迄今為止無法在實際應用中展現量子優勢的現狀。
針對這個問題，我們提出利用孿生光束探測的方法，將量子磁力計與磁場梯度計的優點有機結合，同時降低量子噪聲與環境磁場噪聲。我們將四波混頻過程中產生的雙模壓縮場注入基于非線性磁光旋轉的雙探針磁場梯度計中，使其雙探針測量產生同時經典與量子關聯。在實驗中，我們觀測到在實驗中，我們觀測到磁場梯度測量的共模抑制比達到5000，磁力計的噪聲功率譜降低了5.5dB，使磁場梯度噪聲達到 。由于突破了標準量子極限，我們可以在低原子、光子數的情況下達到國際前沿的磁場靈敏度。同時，得益于壓縮光與梯度測量相結合的模式，我們的工作是國際上首次在1 kHz以內觀測到的磁場測量的量子增強效應。許多生物磁場例如心磁與腦磁的頻率正是在這一區域。這對原子磁力計在生物醫學等方向的應用拓展有著重要的意義。該研究將為量子增強的磁力計在地磁場和復雜噪聲背景下的應用鋪平道路。
報告人簡介：
包谷之，上海交通大學助理研究員，獲上海市超級博士后，成果入選中國光學十大進展，2019年畢業于華東師范大學，獲博士學位。研究方向為量子光學、原子分子物理、量子精密測量、原子磁力計。
