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雷射光同步原子自旋!量子科技迎來革命性突破

在量子技術領域取得重大進展,以色列希伯來大學與美國康乃爾大學的研究團隊發現一種驚人簡單的方法,僅需單一雷射光束就能大幅延長原子自旋的相干時間。這項突破性技術將為量子感測器、記憶體等裝置帶來革命性變革。

量子裝置中最棘手的問題莫過於「自旋弛豫」現象。當原子在容器中相互碰撞或撞擊器壁時,其磁矩排列(即自旋)會逐漸瓦解,嚴重影響量子技術的可靠性與精確度。傳統解決方案需在超低磁場環境下運作,並配備笨重的磁遮蔽裝置。

最新研究完全跳脫傳統思維框架!研究人員改用精準調諧的雷射光照射氣態原子,透過光學調控巧妙維持原子自旋的同步性。實驗顯示,這項技術能使銫原子自旋的維持時間提升十倍,磁場敏感度也獲得顯著改善。

「這就像用雷射光指揮交響樂團,」研究主持人解釋道:「即使原子在容器中不斷碰撞移動,所有自旋仍能保持完美和諧。」團隊將數百個自旋原子比喻為密閉盒子裡的陀螺,而特殊調製的雷射光就像無形的指揮棒,確保所有陀螺以相同節奏穩定旋轉。

這項技術具有三大革命性優勢:

1. 常溫即可運作,無需複雜冷卻系統

2. 突破高磁場環境的限制

3. 裝置體積可大幅縮小

研究成果已刊登於頂尖期刊《物理評論快報》,將為量子導航、腦波偵測、礦物勘探等領域開創新局。團隊特別指出,這項光學同步技術甚至能克服容器壁塗層與原子碰撞的幹擾,展現出驚人的環境適應性。

「我們正見證量子科技的新紀元,」研究團隊興奮表示:「透過光與原子的完美共舞,量子系統的穩定性已突破物理極限!」這項發現不僅驗證了基礎物理理論,更為實用量子裝置的商業化鋪平道路。