中新社合肥1月29日電 (記者 吳蘭)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)近日成功構(gòu)建了全球首個(gè)基于原子核自旋的量子傳感網(wǎng)絡(luò)，為搜尋宇宙“隱形鄰居”提供突破性工具。

　　1月29日凌晨，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)刊發(fā)了這一在暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度再攀高峰的突破性研究成果。該成果由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)自旋磁共振實(shí)驗(yàn)室彭新華教授和江敏教授團(tuán)隊(duì)取得。

　　在浩瀚宇宙中，人類(lèi)肉眼可見(jiàn)的恒星、行星等普通物質(zhì)，僅占宇宙總質(zhì)量的4.9%。而占比高達(dá)26.8%的暗物質(zhì)，就像一位“隱形鄰居”——它不發(fā)光、不與普通物質(zhì)發(fā)生電磁相互作用，卻能通過(guò)引力影響星系運(yùn)動(dòng)，是宇宙構(gòu)成的關(guān)鍵部分。

　　軸子作為暗物質(zhì)的熱門(mén)候選者，其形成的場(chǎng)可能存在“宇宙褶皺”般的拓?fù)淙毕荩豢茖W(xué)家形象地稱(chēng)為“暗物質(zhì)墻”。當(dāng)?shù)厍虼┰竭@堵“無(wú)形之墻”時(shí)，軸子可能與量子傳感器中的原子核發(fā)生極微弱的相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)。要捕捉這個(gè)信號(hào)，難度堪比在沸騰的廣場(chǎng)上，精準(zhǔn)分辨出一片特定雪花落地的聲音。

　　為攻克探測(cè)難題，研究團(tuán)隊(duì)給量子傳感器裝上了兩件“硬核裝備”：一是將轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)“儲(chǔ)存”在接近分鐘級(jí)的核自旋相干態(tài)中，大幅延長(zhǎng)了信號(hào)探測(cè)窗口；二是通過(guò)自研量子放大技術(shù)，將微弱信號(hào)增強(qiáng)一百倍，讓“蛛絲馬跡”不再難尋。

　　團(tuán)隊(duì)還將五臺(tái)超靈敏量子傳感器分別部署在合肥與杭州，通過(guò)衛(wèi)星時(shí)間精確同步，構(gòu)建成分布式探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。這種組網(wǎng)模式能極大過(guò)濾誤報(bào)，讓探測(cè)結(jié)果的可靠性達(dá)到前所未有的高度。

　　經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的持續(xù)觀(guān)測(cè)，團(tuán)隊(duì)雖未捕捉到明確的“暗物質(zhì)墻”穿越信號(hào)，卻取得了關(guān)鍵進(jìn)展：在廣泛的軸子質(zhì)量范圍內(nèi)，給出了該暗物質(zhì)模型最嚴(yán)格的限制標(biāo)準(zhǔn)。

　　其中部分質(zhì)量區(qū)間的限制精度比天文學(xué)家用超新星觀(guān)測(cè)的結(jié)果高出40倍，首次實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室探測(cè)精度超越天文觀(guān)測(cè)。

　　《自然》審稿人高度評(píng)價(jià)：“這項(xiàng)工作為粒子物理和天體物理研究提供了強(qiáng)大工具，將激發(fā)新的研究浪潮?！?/p>

　　據(jù)科研人員介紹，該研究不僅為暗物質(zhì)探測(cè)開(kāi)辟了新路徑，其網(wǎng)絡(luò)化、分布式探測(cè)思路，未來(lái)還可與引力波天文臺(tái)協(xié)同，用于搜尋更多宇宙奧秘。

　　目前，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大“量子探測(cè)網(wǎng)”的覆蓋范圍，通過(guò)全球組網(wǎng)、空間部署等方式，將探測(cè)靈敏度再提升4個(gè)數(shù)量級(jí)，讓這張“探測(cè)網(wǎng)”持續(xù)向宇宙更深處探索。(完)