（記者 陳婉婉）記者1月29日凌晨從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校自旋磁共振實(shí)驗(yàn)室彭新華教授和江敏教授團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表突破性研究成果：團(tuán)隊(duì)革新核自旋量子精密測(cè)量技術(shù)，成功搭建國(guó)際首個(gè)基于原子核自旋的量子傳感網(wǎng)絡(luò)，讓暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，為解開(kāi)暗物質(zhì)宇宙之謎提供全新路徑。
浩瀚宇宙中，人類肉眼可見(jiàn)的恒星、行星等普通物質(zhì)僅占宇宙總質(zhì)量的4.9%。而占比高達(dá)26.8%的暗物質(zhì)，就像一位“隱形鄰居”——它不發(fā)光、不與普通物質(zhì)發(fā)生電磁相互作用，卻能通過(guò)引力影響星系運(yùn)動(dòng)，是宇宙構(gòu)成的關(guān)鍵部分。
軸子作為暗物質(zhì)的熱門候選者，被科學(xué)家形象地稱為“暗物質(zhì)墻”。當(dāng)?shù)厍虼┰竭@堵“無(wú)形之墻”時(shí)，軸子可能與量子傳感器中的原子核發(fā)生極微弱的相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)。要捕捉這個(gè)信號(hào)，難度堪比在沸騰的廣場(chǎng)上精準(zhǔn)分辨出一片特定雪花落地的聲音。
為攻克探測(cè)難題，中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)給量子傳感器裝上了兩件“硬核裝備”：一是將轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)“儲(chǔ)存”在接近分鐘級(jí)的核自旋相干態(tài)中，大幅延長(zhǎng)了信號(hào)探測(cè)窗口；二是通過(guò)自研量子放大技術(shù)，將微弱信號(hào)增強(qiáng)一百倍，讓“蛛絲馬跡”不再難尋。
更進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)將五臺(tái)超靈敏量子傳感器分別部署在合肥與杭州，通過(guò)衛(wèi)星時(shí)間精確同步，構(gòu)建成分布式探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。這種組網(wǎng)模式能極大過(guò)濾誤報(bào)，讓探測(cè)結(jié)果的可靠性達(dá)到前所未有的高度。
經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的持續(xù)觀測(cè)，團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室探測(cè)精度超越天文觀測(cè)。這一突破意味著，人類搜尋暗物質(zhì)的“工具庫(kù)”中，新增了一款更精準(zhǔn)的“量子神器”。《自然》審稿人高度評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)工作為粒子物理和天體物理研究提供了強(qiáng)大工具，將激發(fā)新的研究浪潮。”
目前，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大“量子探測(cè)網(wǎng)”的覆蓋范圍，通過(guò)全球組網(wǎng)、空間部署等方式，將探測(cè)靈敏度進(jìn)一步提升，持續(xù)向解開(kāi)暗物質(zhì)之謎發(fā)起沖擊。
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