Uniwersytet Nauk i Technologii Chińskiego (USTC) wykorzystuje techniki kwantowego pomiaru precyzyjnego do poszukiwania nowych oddziaływań obejmujących naruszenie parzystości

Profesor Peng Xinhua oraz adiunkt Jiang Min, wraz z Kluczowym Laboratorium Mikroskopowej Rezonansu Magnetycznego przy Chińskiej Akademii Nauk, osiągnęli istotne postępy w dziedzinie precyzyjnych pomiarów kwantowych i badania zjawisk poza standardowym modelem. Zastosowali samodzielnie opracowaną technologię wzmacniania spinu kwantowego, aby przeprowadzić wysoce wrażliwą analizę oddziaływań łamiących parzystość poza standardowym modelem. Wyniki eksperymentalne poprawiły międzynarodowe rekordy przynajmniej o pięć rzędów wielkości, wypełniając lukę w obecnych obserwacjach astronomicznych.

Czujniki kwantowe, takie jak atomowe magnetometry i zegary atomowe, wypełniły lukę w wykrywaniu kandydatów na cząstki ultra-lekkiej materii ciemnej, które unikają urządzeń wysokojednostnych. Jednakże, ze względu na ekstremalnie słabe interakcje tych nowych cząstek z cząstkami w ramach standardowego modelu, istnieje pilna potrzeba czujnika kwantowego o wysokiej wrażliwości, aby badać nową fizykę poza standardowym modelem. Grupa badawcza profesora Peng Xinhua opracowała technologię wzmacniania spinu kwantowego. W przeciwieństwie do innych technik rezonansowych stosowanych w poszukiwaniach nowej fizyki, atomy rubidu wewnątrz wzmacniacza spinu kwantowego działają jako wbudowane magnetometry, umożliwiając ciągłe polaryzowanie i pomiar na miejscu atomów ksenonu, gazu bezczynnego.

Ten eksperyment obejmuje dwie komory gazowe atomowe: jedna wykorzystująca atomy ksenonu jako czujniki spinu, a druga używająca atomów metali zasadowych rubidu jako źródła spinu. Atomy metali zasadowych w źródle spinu są polaryzowane za pomocą nasycenia lasera do około 10^14 spinów elektronowych i polaryzowane przerywanie przez światło nasyceniowe, generując zmieniające się anomaliczne pole oscylujące, które działa na czujnik kwantowego spinu, a następnie jest wzmacniane i wykrywane.