中国科大构建全球首个核自旋量子“捕手”

记者1月29日凌晨从中国科学技术大学获悉，该校自旋磁共振实验室彭新华教授和江敏教授团队在《自然》杂志发表突破性研究成果：团队革新核自旋量子精密测量技术，成功搭建国际首个基于原子核自旋的量子传感网络，让暗物质探测灵敏度实现质的飞跃，为解开暗物质宇宙之谜提供全新路径。

　　浩瀚宇宙中，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，就像一位“隐形邻居”——它不发光、不与普通物质发生电磁相互作用，却能通过引力影响星系运动，是宇宙构成的关键部分。

　　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”。当地球穿越这堵“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的相互作用，产生转瞬即逝的信号。要捕捉这个信号，难度堪比在沸腾的广场上精准分辨出一片特定雪花落地的声音。

　　为攻克探测难题，中国科大团队给量子传感器装上了两件“硬核装备”：一是将转瞬即逝的信号“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；二是通过自研量子放大技术，将微弱信号增强一百倍，让“蛛丝马迹”不再难寻。

　　更进一步，团队将五台超灵敏量子传感器分别部署在合肥与杭州，通过卫星时间精确同步，构建成分布式探测网络。这种组网模式能极大过滤误报，让探测结果的可靠性达到前所未有的高度。

　　经过两个月的持续观测，团队首次实现实验室探测精度超越天文观测。这一突破意味着，人类搜寻暗物质的“工具库”中，新增了一款更精准的“量子神器”。《自然》审稿人高度评价：“这项工作为粒子物理和天体物理研究提供了强大工具，将激发新的研究浪潮。”

　　目前，团队计划进一步扩大“量子探测网”的覆盖范围，通过全球组网、空间部署等方式，将探测灵敏度进一步提升，持续向解开暗物质之谜发起冲击。（记者 陈婉婉）