中国科大在合肥、杭州架起全球首个核自旋量子传感网

据中国科学技术大学最新消息，该校自旋磁共振实验室彭新华教授与江敏教授团队于1月29日凌晨宣布，其在《自然》（Nature）杂志发表了一项突破性研究成果——通过革新核自旋量子精密测量技术，团队成功构建了国际上首个基于原子核自旋的量子传感网络，将暗物质探测灵敏度提升至新高度，为破解暗物质宇宙之谜开辟了全新路径。

暗物质探测：从“隐形邻居”到“可触信号”

宇宙中，人类肉眼可见的恒星、行星等普通物质仅占宇宙总质量的4.9%，而占比高达26.8%的暗物质如同“隐形邻居”——它不发光、不与普通物质发生电磁作用，却通过引力深刻影响着星系运动，是宇宙演化的核心拼图之一。其中，轴子作为暗物质的热门候选者，被科学家形象地称为“暗物质墙”。当太阳系穿越这堵“无形之墙”时，轴子可能与量子传感器中的原子核发生极微弱相互作用，产生转瞬即逝的信号。然而，捕捉这一信号难度极高，堪比在沸腾的广场上精准分辨一片特定雪花落地的声音。

量子传感网络：给探测器装上“双引擎”

针对这一挑战，中国科大团队为量子传感器研发了两件“硬核装备”：其一，通过技术手段将转瞬即逝的信号“储存”在接近分钟级的核自旋相干态中，大幅延长了信号探测窗口；其二，自主研发量子放大技术，将微弱信号增强百倍，让原本难以察觉的“蛛丝马迹”变得清晰可辨。

在此基础上，团队进一步构建了分布式量子传感网络：将5台超灵敏量子传感器分别部署于合肥（中国科大）与杭州（浙江工业大学），通过卫星时间同步技术实现协同探测。这种组网模式不仅能有效过滤环境噪声导致的误报，更将探测结果的可靠性提升至前所未有的水平。

突破与展望：从实验室到宇宙的“量子神器”

经过两个月连续观测，团队首次实现了实验室探测精度超越传统天文观测的结果。这意味着，人类搜寻暗物质的“工具库”中新增了一件更精准的“量子神器”。《自然》审稿人对此给予高度评价：“这项工作为粒子物理与天体物理研究提供了强大工具，有望激发新一轮前沿探索热潮。”

据悉，团队下一步计划扩大“量子探测网”覆盖范围，通过全球组网、空间部署等方式进一步提升灵敏度，持续向解开暗物质之谜发起冲击。

审核编辑 黄宇