中國(guó)科學(xué)家讓“薛定諤的貓”活了20多分鐘！

快科技11月7日消息，中國(guó)科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)利用激光冷原子方法，制備成基于自旋的薛定諤貓態(tài)，具有超長(zhǎng)相干時(shí)間，壽命達(dá)到了分鐘量級(jí)。

據(jù)介紹，在量子精密測(cè)量中，自旋進(jìn)動(dòng)是測(cè)量磁場(chǎng)、慣性等物理現(xiàn)象的有效探針，還可用于探索超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。

對(duì)于自旋進(jìn)動(dòng)的測(cè)量時(shí)，高自旋薛定諤貓態(tài)具有明顯優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用貓態(tài)存在兩大技術(shù)挑戰(zhàn)，一是如何在高維量子空間中實(shí)現(xiàn)幺正變換的高效操控，二是需要保持足夠長(zhǎng)的量子相干時(shí)間。

中國(guó)科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功利用光晶格囚禁自旋為5/2的鐿-173原子，通過(guò)控制激光脈沖對(duì)原子誘導(dǎo)非線性光頻移，制備出由自旋投影為+5/2與-5/2兩個(gè)態(tài)組成的疊加態(tài)。

這兩個(gè)態(tài)的磁量子數(shù)相距最遠(yuǎn)，它們的疊加態(tài)被稱為薛定諤貓態(tài)。

這種貓態(tài)具有增強(qiáng)的磁場(chǎng)靈敏性，同時(shí)在光晶格中感受到完全相同的光頻移，處于“無(wú)消相干子空間”中，從而對(duì)光晶格的強(qiáng)度噪聲和光斑形貌變化具有天然的免疫性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該貓態(tài)的相干時(shí)間突破了20分鐘，并證實(shí)了接近海森堡極限的相位測(cè)量靈敏度。

這一成果，有助于提升對(duì)自旋進(jìn)動(dòng)相位的測(cè)量靈敏度，為原子磁力計(jì)、量子信息糾錯(cuò)、探索新物理等開(kāi)辟出新途徑。