中国科大实现噪声增强的里德堡原子电场探测

　　中国科年夜郭光灿院士团队正在基于里德堡原子的微波传感标的目的取患上新进展。该团队项国勇、邹长铃等人研制出一种新型的噪声鲁棒且可完成持续探测的里德堡原子微波探测安装，哄骗了里德堡原子系综里多体效应惹起的强彼此作用，完成强微波配景噪声下待探测弱旌旗灯号的显著加强以及信噪比晋升。该结果以“Nonlinearity-enhanced continuous microwave detection based on stochastic resonance”为题，10月11日颁发正在国际学术期刊《迷信进展》上。

噪声加强的非线性微波传感

　　相较于传统的微波天线技能，基于里德堡原子的微波传感因为其高活络度、尺寸小、高抉择性、频谱笼罩宽等上风，最近几年来获得了学术界普遍的存眷。然而到今朝为止，年夜量的研究事情只是正在试验室无噪声或许噪声程度很低的环境下举行微波丈量或许通讯，面临外场前提下庞大的噪声情况以及电磁滋扰，其丈量效果以及活络度城市年夜打扣头。是以，成长正在抗滋扰机能上具备实用化后劲的原子微波吸收机是里德堡微波传感范畴的孔殷需要。

　　正在后期基于里德堡原子微波传感的研究根蒂根基上，项国勇等人联合基于随机共振实践以及里德堡原子系综里的多体效应发生的强非线性提出了噪声加强的微波丈量方案。研究职员经由过程系综里的多体效应引入强非线性发生双稳征象，并哄骗一个很强的噪声微波场举行帮助，完成了对另外一个弱探测旌旗灯号的缩小。相较于事情正在线性区域的外差探测法，研究职员完成了25dB的功率值缩小以及6.6dB的信噪比晋升。值患上一提的是，这种新型非线性原子微波传感用具有许多上风：（1）非线性可调：操作职员可以经由过程调治体系参数转变体系的非线性巨细，顺应没有同类型的噪声情况。（2）噪声鲁棒：噪声可以经由过程人工引入或许仅仅哄骗体系噪声举行旌旗灯号缩小；而且噪声情势可为随机红色噪声或许有色噪声。（3）可持续丈量：该微波吸收机事情于体系临界点相近，且可连续举行微波丈量。（4）兼容性好：该方案可兼容今朝肆意一种原子微波丈量或许通讯方案。别的，研发职员在对该类新型微波传感器举行进一步进级以及改造：好比可经由过程晋升原子-微波彼此作用体积来晋升相对活络度，经由过程引入多能级辅佐晋升旌旗灯号吸收带宽等。该方案正在多种场所下具备使用后劲：好比基于里德堡原子的强劲旌旗灯号检测，噪声配景下的微波通讯和微波成像等。

　　中国迷信院量子信息重点试验室项国勇传授以及邹长铃传授为本文通信作者，吴康达副传授以及博士研究生谢崇武为配合第一作者。此项研究事情获得国度重点研发规划名目、国度天然迷信基金名目等经费撑持。

　　论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado8130