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中國科大構建全球首個核自旋量子“捕手”
2026-01-29 10:09:55來源:安徽日報編輯:甄鏡媛責編:趙瀅溪

  記者1月29日淩晨從中國科學技術大學獲悉,該校自旋磁共振實驗室彭新華教授和江敏教授團隊在《自然》雜誌發表突破性研究成果:團隊革新核自旋量子精密測量技術,成功搭建國際首個基於原子核自旋的量子傳感網絡,讓暗物質探測靈敏度實現質的飛躍,為解開暗物質宇宙之謎提供全新路徑。

  浩瀚宇宙中,人類肉眼可見的恒星、行星等普通物質僅佔宇宙總品質的4.9%。而佔比高達26.8%的暗物質,就像一位“隱形鄰居”——它不發光、不與普通物質發生電磁相互作用,卻能通過引力影響星系運動,是宇宙構成的關鍵部分。

  軸子作為暗物質的熱門候選者,被科學家形象地稱為“暗物質墻”。當地球穿越這堵“無形之墻”時,軸子可能與量子感測器中的原子核發生極微弱的相互作用,産生轉瞬即逝的信號。要捕捉這個信號,難度堪比在沸騰的廣場上精準分辨出一片特定雪花落地的聲音。

  為攻克探測難題,中國科大團隊給量子感測器裝上了兩件“硬核裝備”:一是將轉瞬即逝的信號“儲存”在接近分鐘級的核自旋相干態中,大幅延長了信號探測窗口;二是通過自研量子放大技術,將微弱信號增強一百倍,讓“蛛絲馬跡”不再難尋。

  更進一步,團隊將五台超靈敏量子感測器分別部署在合肥與杭州,通過衛星時間精確同步,構建成分佈式探測網絡。這種組網模式能極大過濾誤報,讓探測結果的可靠性達到前所未有的高度。

  經過兩個月的持續觀測,團隊首次實現實驗室探測精度超越天文觀測。這一突破意味著,人類搜尋暗物質的“工具庫”中,新增了一款更精準的“量子神器”。《自然》審稿人高度評價:“這項工作為粒子物理和天體物理研究提供了強大工具,將激發新的研究浪潮。”

  目前,團隊計劃進一步擴大“量子探測網”的覆蓋範圍,通過全球組網、空間部署等方式,將探測靈敏度進一步提升,持續向解開暗物質之謎發起衝擊。(記者 陳婉婉)

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