據(jù)中國科學技術大學最新消息，該校自旋磁共振實驗室彭新華教授與江敏教授團隊于1月29日凌晨宣布，其在《自然》（Nature）雜志發(fā)表了一項突破性研究成果——通過革新核自旋量子精密測量技術，團隊成功構建了國際上首個基于原子核自旋的量子傳感網(wǎng)絡，將暗物質探測靈敏度提升至新高度，為破解暗物質宇宙之謎開辟了全新路徑。

暗物質探測：從“隱形鄰居”到“可觸信號”

宇宙中，人類肉眼可見的恒星、行星等普通物質僅占宇宙總質量的4.9%，而占比高達26.8%的暗物質如同“隱形鄰居”——它不發(fā)光、不與普通物質發(fā)生電磁作用，卻通過引力深刻影響著星系運動，是宇宙演化的核心拼圖之一。其中，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”。當太陽系穿越這堵“無形之墻”時，軸子可能與量子傳感器中的原子核發(fā)生極微弱相互作用，產生轉瞬即逝的信號。然而，捕捉這一信號難度極高，堪比在沸騰的廣場上精準分辨一片特定雪花落地的聲音。

量子傳感網(wǎng)絡：給探測器裝上“雙引擎”

針對這一挑戰(zhàn)，中國科大團隊為量子傳感器研發(fā)了兩件“硬核裝備”：其一，通過技術手段將轉瞬即逝的信號“儲存”在接近分鐘級的核自旋相干態(tài)中，大幅延長了信號探測窗口；其二，自主研發(fā)量子放大技術，將微弱信號增強百倍，讓原本難以察覺的“蛛絲馬跡”變得清晰可辨。

在此基礎上，團隊進一步構建了分布式量子傳感網(wǎng)絡：將5臺超靈敏量子傳感器分別部署于合肥（中國科大）與杭州（浙江工業(yè)大學），通過衛(wèi)星時間同步技術實現(xiàn)協(xié)同探測。這種組網(wǎng)模式不僅能有效過濾環(huán)境噪聲導致的誤報，更將探測結果的可靠性提升至前所未有的水平。

突破與展望：從實驗室到宇宙的“量子神器”

經(jīng)過兩個月連續(xù)觀測，團隊首次實現(xiàn)了實驗室探測精度超越傳統(tǒng)天文觀測的結果。這意味著，人類搜尋暗物質的“工具庫”中新增了一件更精準的“量子神器”?！蹲匀弧穼徃迦藢Υ私o予高度評價：“這項工作為粒子物理與天體物理研究提供了強大工具，有望激發(fā)新一輪前沿探索熱潮?！?/p>

據(jù)悉，團隊下一步計劃擴大“量子探測網(wǎng)”覆蓋范圍，通過全球組網(wǎng)、空間部署等方式進一步提升靈敏度，持續(xù)向解開暗物質之謎發(fā)起沖擊。

審核編輯 黃宇