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文|陈根
随着测量精度的不断提升 ， 医学、生物、天文、化学等各个领域的技术和研究得到了相应发展 。 可以说 ， 测量精度每提高一个量级 ， 都推动着科学的向前 ， 甚至可能开辟一个新的研究领域 。
相比基于经典的测量技术 ， 量子增强放大技术具有更高的效益 。 随着科学家们对量子叠加和量子纠缠等特性进行深入研究 ， 人类已经能够直接对单个量子客体（光子、原子、分子、电子等）的状态进行主动制备、精确操纵和测量 ， 从而能够以一种全新的“自下而上”的方式来利用量子规律认识和改造世界 。 科学家们认为 ， 凭借量子的独特效应 ， 有望超越精密测量的经典极限 。
然而 ， 目前对量子放大精密测量技术的探索仍然有限 。 实现信号放大主要依赖于量子系统固有的离散能级跃 ， 由于可调谐性的限制 ， 量子系统固有离散跃迁频率往往无法满足放大需要的工作频率 ， 从而限制了量子放大器的性能 。
为此 ， 我国科学家突破性地将“自旋放大技术”和“Floquet调制技术”进行了有机结合 ， 首次将量子放大技术推广到Floquet自旋系统 。 成功克服了以往探测频率范围小等限制 ， 实现了对多个频率的极弱磁场放大 。
【陈根：中科大开发，新型自旋量子放大技术】研究中 ， 科学家们利用Floquet调制技术调控自旋的能级与量子态 ， 将固有的二能级系统修饰为周期性驱动Floquet系统 ， 因此使得系统形成了一系列等能量间距分布的Floquet能级结构 。 在这些能级之间可以发生共振跃迁 ， 从而能有效拓宽磁场放大的频率范围 。
测试中 ， 科学家们发现Floquet系统可以实现多个频率待测磁场2个数量级的同时量子放大 ， 灵敏度达到了飞特斯拉级级别（即10的负十五次方特斯拉） ， 这无疑标志着自旋量子精密测量领域的重要突破 。
量子放大技术已经在诸多测量过程中扮演着重要角色 ， 催生出许多革命性成果 ， 例如激光器、微波激射器、原子钟 ， 甚至宇宙微波背景辐射的发现 。 未来 ， 该研究有望进一步推动量子精密测量技术的发展 。
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