本网消息 近期，我校人工智能学院联合清华大学物理系、低维量子物理国家重点实验室和北京量子信息前沿科学中心，在长寿命核自旋压缩量子态研究领域取得重要理论突破。相关研究以“Nuclear spin squeezing based on spin-exchange collisions” 为题发表在美国物理学会（APS）旗下国际权威物理期刊《Physical Review A》上。我校人工智能学院张贺宾博士为论文第一作者，清华大学物理系刘永椿副教授为论文通讯作者。
在此项研究中，团队瞄准稀有气体核自旋无法直接光学操控、压缩态高效制备与长期操控存在技术瓶颈的核心难题开展攻关，创新性提出基于碱金属—稀有气体自旋交换碰撞的相干压缩转移机制，通过碱金属电子自旋与稀有气体核自旋的相干自旋交换作用将碱金属的自旋压缩态相干转移至核自旋体系，进一步施加特定强度的静磁场实现相互作用共振匹配，突破了两类原子体系原子数差异悬殊导致的压缩转移效率低下的限制，理论上可实现包含10²⁰个原子的宏观大尺度核自旋压缩态制备，如图1所示；研究同时证实仅通过磁场开关调控即可独立完成核自旋压缩态的制备、长时存储与非破坏读取全流程操控，并系统分析了弛豫损耗、极化不完全等实际实验条件下的方案可行性，表明该方案可基于现有成熟实验技术落地，为长寿命宏观量子态的相干操控提供了全新理论框架，也为核自旋压缩在量子精密测量、量子信息存储及基础物理新现象探索等领域的应用开辟了新路径。
图1 长寿命惰性气体核自旋压缩的生成、存储和读取机制
据悉，《Physical Review A》是美国物理学会主办的经典权威学术期刊，是原子分子物理、量子光学与量子信息领域最具影响力的国际期刊之一，在国际物理学界具有广泛的学术影响力。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京量子人工智能重点实验室、中国博士后科学基金和水木清华学者计划等项目的资助与支持。通讯员 朱风筝
