最近新兴的基于里德堡原子的微波量子传感器可以将测量直接溯源至基本物理常数, 在自校准绝对测量的同时可实现高的灵敏度和精度。利用里德堡原子的电磁感应透明效应(EIT)和微波电场作用下的Autler-Townes(AT)效应, 可以将微波电场强度的测量转化为光谱频率间隔的测量, 或探测光强度的测量。自校准绝对测量是利用里德堡能级EIT-AT分裂间距同待测微波电场强度的线性正比关系, 但当微波电场强度引起的EIT-AT分裂间距小于EIT本身的线宽时, 该方案就失效了。针对这个难题, 我们利用辅助微波场修饰的里德堡原子突破了EIT-AT分裂间距在弱场测量领域的局限, 并大大降低了测量的时间成本和经济成本, 可迅速移植到各种微波测量场景中并提高测量精度。关于宽带的测量, 可以通过选择不同主量子数n的里德堡态, 基于一个装置就可以实现覆盖从MHz到 THz波段的测量。但目前存在潜在的数百种里德堡能级之间的共振跃迁仅能实现单个共振跃迁附近一个大约10 MHz量级的小区间线性可靠测量, 当微波频率失谐量变大时, 由于非共振耦合, 原子能级对失谐微波场是不敏感的非线性响应。针对这个难题, 我们利用辅助场缀饰调控里德堡原子能级, 使失谐场重新与辅助场缀饰后的原子能级共振耦合, 进而实现了带宽灵敏度增强微波电测。

贾凤东, 副教授, 中国科学院大学。主要从事冷原子、微波电场精密测量的研究, 已发表 SCI 论文 40 篇。近几年聚焦于里德堡原子微波电场传感器的研究, 在PRA, JPB, OE等杂志发表SCI论文11篇, 申请专利10项, 授权7项。