博文

亮点文章 | 《物理学报》2026年第4期（二）

已有 113 次阅读 2026-3-5 17:10 |系统分类:论文交流

640 (1).gif

编辑推荐

基于光钟的精密测量研究进展

卢晓同，曹进，常宏

物理学报, 2026, 75(4):040303

doi: 10.7498/aps.75.20251594

cstr: 32037.14.aps.75.20251594

光钟作为新一代时间频率标准，通过将本地振荡器频率精准参考至光频原子跃迁频率，具备更高的频率准确度和稳定度。自21世纪初第一台全光学¹⁹⁹Hg⁺光钟成功问世以来，光学原子钟在二十多年里实现了跨越式发展。当前顶尖光钟已实现10^–19量级的系统不确定度和频率稳定度，这一指标较传统微波原子钟提升了两个数量级以上，为基础物理研究和精密测量领域开辟了全新研究维度。本文系统综述了光钟的研究进展，包括中性原子光钟与离子光钟的性能突破、新型光晶格囚禁技术的应用以及系统误差抑制方法的创新；同时重点探讨了光钟在驾驭国际原子时、降低基本物理常数可能的变化速率上限、检验爱因斯坦等效性原理等精密测量领域的前沿应用，为后续光钟技术的发展与应用拓展提供参考。

图1 光钟系统不确定度发展趋势

原文链接 PDF

编辑推荐

固态色心高压下量子磁探测研究进展

孙程美，仲成，段有意，周昊杰，王俊峰

物理学报, 2026, 75(4):040705

doi: 10.7498/aps.75.20251370

cstr: 32037.14.aps.75.20251370

高压科学已成为探索物质在极端条件下新物态、新现象的核心前沿领域之一。高压环境中，磁场、压强等物理量的原位探测，对揭示物质在极端条件下的行为具有重要意义。然而，传统高压磁探测技术普遍面临空间分辨率低、灵敏度差、难以实现原位磁探测等难题。近年来，基于金刚石NV色心、碳化硅硅空位/双空位色心及六方氮化硼色心等的固态量子传感器，所构建的高压量子精密测量技术，凭借微米级空间分辨率、高灵敏度与优异的原位探测能力，为高压科学研究提供了创新性技术手段。本文系统地总结了高压极端条件对上述固态色心光学、自旋性质的影响，并以磁性材料的高压磁相变探测、超导材料的迈斯纳效应测量为例，介绍了基于固态色心高压下原位磁探测研究进展。该综述旨在为未来基于固态色心高压下量子精密测量的发展提供一定的技术路线指引。

图5 高压下hBN中色心的光学和自旋性质 (a) 在不同压力下的色心的光致发光谱^[46]；(b) 在0.5和2.6 GPa下测量的ODMR谱。实线是用洛伦兹函数拟合^[46]；(c) 零场分裂参数D随压力的变化。插图：E参数随压强的变化^[46]；(d) 使用顶部所示自旋晶格弛豫时间的脉冲序列在不同压力下测量的自旋晶格弛豫时间。插图：自旋弛豫时间T₁与压力的关系^[46]

原文链接 PDF

编辑推荐

二次型玻色系统中非厄米动力学的研究进展

赵华伟，刘鑫磊，黄馨瑶，张国锋

物理学报, 2026, 75(4):040606

doi: 10.7498/aps.75.20251497

cstr: 32037.14.aps.75.20251497

非厄米物理是近年来快速发展的重要前沿研究领域，揭示了诸多新奇物理现象与功能应用。然而，当前非厄米物理的研究多集中于经典系统，非厄米特性对量子效应的影响作为亟待探索的关键科学问题，已发展为非厄米物理与量子物理交叉领域的新兴研究方向。无耗散二次型玻色系统中的压缩作用，既能使系统动力学演化呈现等效非厄米特性，又能诱导系统产生量子关联效应。因此，该系统不仅为实现量子体系中多样化的非厄米动力学提供了天然载体，更为深入探究非厄米动力学与量子关联等效应的内在联系、实现基于非厄米特性的量子调控提供了重要平台。本文介绍了二次型玻色系统中实现非厄米动力学的物理原理，回顾非厄米动力学诱导的典型物理效应，并总结了基于非厄米动力学调控系统量子关联的近期研究进展。

图1 由厄米哈密顿量描述的QBS在实空间和动量空间下具有等效的非厄米动力学演化矩阵，可诱导出正交性非互易、EP、手性传输，以及点隙拓扑相变、非厄米趋肤效应和非厄米Aharonov-Bohm笼等新奇物理现象

原文链接 PDF

编辑推荐

奇异点传感及其发展简述

张理达，钮月萍，龚尚庆

物理学报, 2026, 75(4):040605

doi: 10.7498/aps.75.20251419

cstr: 32037.14.aps.75.20251419

奇异点(exceptional point，EP)作为非厄米物理系统的属性，因其对微扰的亚线性放大响应，具有大幅度超越传统传感器灵敏度的潜力。近年来，EP传感已在光学、力学与量子等领域取得显著进展。本文将简要回顾EP的研究历史以及其增强传感的物理机制，进而介绍EP传感的现状，包括在不同物理系统中验证EP增强信号响应系数、信噪比及灵敏度的能力。在此基础上，探讨了EP传感领域目前面临的主要挑战，如噪声问题、稳定性等及其未来可能的发展方向。

图1 本征值实部(a)和虚部(b)随J/γ的变化；(c)展示两个本征右矢的非正交程度随J/γ的变化，由|〈-|+〉|表征。图中参数γ₁ = γ，γ₂ = -γ

原文链接 PDF

编辑推荐

基于布洛赫振荡的非亚反冲⁶Li原子的动量转移

余石川，张亮，樊健，尹梦佳，邓书金，武海斌

物理学报, 2026, 75(4):040301

doi: 10.7498/aps.75.20251397

cstr: 32037.14.aps.75.20251397

原子干涉仪可以实现反冲频率的高精度测量，对于确定精细结构常数至关重要。本文在⁶Li冷原子团中基于布洛赫振荡发展了一种大动量转移技术，通过将原子装载至高阱深的光晶格中并对布洛赫激光频率进行绝热啁啾，在远高于反冲温度的条件下实现了40倍反冲动量的大动量转移，在该动量下转移原子数目可达5×10⁶。研究还发现，在高温条件下初速度与光晶格加速方向一致的原子更容易被加速。该大动量转移技术有望大幅度提高⁶Li原子反冲频率的测量精度，为后续在⁶Li原子干涉仪中实现精细结构常数的高精度标定提供重要参考。

图3 晶格深度140E_r，脉冲时间1 ms时，作用不同次数布洛赫振荡后原子的动量分布。P表示动量，单位为光子反冲动量P_r。蓝色点线为不发生布洛赫振荡时的原子动量分布

原文链接 PDF

编辑推荐

基于随机动态掩模调制的幂律光场量子统计特性

郭晓丽，张丽，张蕾，张伟，赵益颉，郭龑强，张明江

物理学报, 2026, 75(4):040603

doi: 10.7498/aps.75.20251403

cstr: 32037.14.aps.75.20251403

光场的相干度在单光子成像中直接关系着成像信噪比与对比度，但现有成像光场相干度被限制在热噪声极限(g⁽²⁾(0)≤2)以下。本文提出了基于随机动态掩模调制增强光场二阶相干度的方法，并利用高分辨单光子探测阵列实现了对强关联、幂律光子统计特性光场的测量，进而验证了高阶相干度对成像质量的提升效果。实验表明在单像素平均光子数在10^–2—10²范围内，可实现幂律光子分布光场制备；在随机动态掩模调制下最大二阶相干度g⁽²⁾(0) = 98.67，在哈达玛掩模调制下最大g⁽²⁾(0) = 47.29，相干度提升幅度随曝光时间与调制频率可调。基于动态掩模最强相干度在5 μs曝光时间、单像素平均光子数0.026，仅需20帧进行高分辨400×400单光子二阶关联成像即可实现图像质量显著提升，峰值信噪比由8.05 dB增至29.03 dB，提高20.98 dB；结构相似度从0.08优化至0.92，增加了0.84；对比度由0.99显著增至74.96，清晰度由0.18增至34.19。该研究显著地提升光场二阶相干度并超越热噪声极限，同时在单像素光子数远小于1，微秒级快速曝光条件下实现单光子成像性能提升，为光场高阶相干度调控与低光子关联成像提供支撑。

图5 加载动态随机掩模后光场的幂律光子统计分布特性结果 (a)—(d) 加载随机掩模时光场的光子数统计分布及其幂律拟合曲线与玻色-爱因斯坦拟合曲线；(e)—(h) 对应图(a)—(d)的双对数坐标下光场光子数统计分布

原文链接 PDF

编辑推荐

可调谐光谱双参量复用量子弱测量

王奥，张敏，高淑琪，刘清晨，何力，郭晓敏，郭龑强，肖连团

物理学报, 2026, 75(4):040604

doi: 10.7498/aps.75.20251404

cstr: 32037.14.aps.75.20251404

量子弱测量基于弱值放大与后选择效应，在微小物理量表征和高灵敏传感计等方面具有重要作用，但目前受限于单重弱相互作用与单一测量通道，存在测量精度不足和多参数并行化受限的问题。本文从理论和实验上研究了基于可调谐光谱和迭代弱相互作用的双参量量子弱测量，实现了M参量和I参量的高精度相位差测量。理论分析表明，通过调控光谱宽度和多重弱相互作用可增强弱值放大效应；在满足弱测量条件k/2≪ρ≪1时，N重迭代弱相互作用使动量M和强度I参量的测量精度较单重弱相互作用提升N倍。实验采用三重弱相互作用：当光谱谱宽为750 GHz时，动量M参量实现了4.06×10^–8 rad的相位差测量精度，测量精度提升至原来的2.78倍；当谱宽降至 500 kHz时，I参量实现5.99×10^–7 rad测量精度，测量精度提升了2.97倍，并保持了17.4 dB的信噪比；双参量测量精度的提升均与理论3倍符合良好。当谱宽为125 GHz时，M和I参量均实现了10^–6—10^–7 rad量级测量，测量精度较传统单重弱测量提升约3倍。该方案利用双参量在百kHz至亚太赫兹(sub-terahertz)可调光谱范围内实现了高精度且高信噪比相位差测量，光子利用率较传统单重弱测量提升3倍，为相位非经典精密传感提供了兼具多参量并行和宽光谱适配性的可行方案。