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2026年5月15日 | 0 评论 | 发布于 赛事动态 | 作者: 官方编辑

英国帝国理工学院的研究人员在《自然》杂志上发表了一项突破性研究，展示了一种新型量子传感装置的实验验证。该装置成功证明了长基线原子干涉仪的核心工作原理，其关键能力在于能够有效消除激光噪声的影响。这意味着即使单次测量结果被噪声完全遮盖，也能够从中提取出微弱的信号。这项技术进展有望为暗物质和引力波的探测带来重大突破，标志着向开发更大型、更先进的基础物理量子传感器迈出了重要一步。

长基线原子干涉仪被视为探测早期宇宙引力波和搜寻暗物质的极具潜力的工具。其工作机制是通过激光技术将原子团进行分离，然后再使其重新聚合，并精确测量原子在运动过程中发生的极其细微的变化，从而捕捉到隐藏的信号。

然而，该技术面临一个严峻的挑战，即用于控制实验的激光会产生相位噪声，其强度远大于研究人员试图测量的目标信号。若不进行有效的校正，这些噪声将完全遮蔽住所需的信号。为了克服这一难题，科学家们提出了一种解决方案：通过比较两个由同一激光驱动、且位于不同位置的原子干涉仪的测量结果，实现共同噪声的相互抵消。这种差分测量方法是下一代探测器设计的基石，但此前从未在实际操作条件下得到过验证。

为此，研究团队在一个超冷锶（strontium）实验室中构建了一套台式原型系统。该系统包含两团空间上分开的超冷锶-87原子云，以及一台极其稳定的时钟激光器。为了模拟未来长基线探测器将面临的复杂环境，研究人员故意向系统中引入了大量的额外噪声，导致两个独立的干涉仪在单次测量时均无法获得有效的信号。

实验结果表明，尽管单个干涉仪的输出数据看起来几乎完全是随机的，但通过对两者数据的比较分析，研究人员成功地恢复出了清晰的信号，并且测量精度达到了量子力学所允许的理论极限。进一步的实验证实，即使在模拟引力波或暗物质场产生的振荡信号存在的情况下，该系统在强噪声环境下仍能准确地识别出这些信号。

未来，这类装置有望拓展现有探测器能力范围，探索之前无法覆盖的引力波频段，并搜寻新的暗物质形态，从而为我们理解宇宙提供全新的视角。（记者张佳欣）

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