我国科学技能大学我国科学院微观磁共振要点试验室教授彭新华、副教授江敏团队，成功制备出具有协同效应的原子核自旋，使核自旋相干时刻延伸至9分钟，并观测到协同自旋对极弱磁场的量子扩大现象。他们进一步提出了协同量子精细丈量新技能，使磁场丈量的灵敏度打破了碱金属原子的规范量子极限。相关研讨成果近来发表于《物理谈论快报》。

  关于量子精细丈量技能而言，更长的相干时刻一般意味着更高的丈量功能。但是，部分噪声和磁场不均匀性等坏因会损坏量子系统的相干性，约束其相干时刻。因而，怎么增强量子系统的相干时刻一直是具有挑战性的科学问题。

  针对这一难题，研讨团队立异性提出了根据协同自旋的量子相干增强技能。与独立自旋不同，协同自旋之间有必定的关联性，能够彼此感知。该计划经过碱金属原子丈量惰性气体的核自旋，再将信号转化为磁场，实时反应到核自旋上。在这种情况下，单个核自旋能够精确的经过团体的状况校对自身的相位差错，终究到达增强自旋相干时刻的作用。该技能将核自旋的相干时刻从约30秒延伸到约9分钟。

  运用相干时刻延伸的协同核自旋，这项作业构建了一种新式的磁场量子扩大器，成功完成3个数量级的磁场扩大。研讨人员进一步将协同量子扩大技能使用于极弱磁场丈量，磁场灵敏度到达4飞特斯拉每根号赫兹，逾越了所运用碱金属磁力计自身的自旋投影噪声极限。

  研讨人员介绍，该作业在量子精细丈量和根底物理范畴具有潜在的使用价值。一方面，该计划适用于更广泛的试验系统，也能够推行到其他量子传感技能，有望大幅度的进步相应的传感功能指标，构成一类全新的“协同量子传感器”；另一方面，更高的勘探灵敏度将有利于逾越规范模型的根底物理研讨，为暗物质、第五力等奇特物理搜索供给全新手法。

  未来，挑选自旋损坏截面更小的惰性气体-碱金属混合原子系统，有望进一步提高磁场丈量灵敏度，打破0.1飞特斯拉每根号赫兹的丈量精度，发明磁场丈量新纪录。这将为极弱磁场科学研讨供给史无前例的丈量精度，孕育严重科学新发现。