記者8月3日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校杜江峰院士、石發(fā)展教授等人在固態(tài)體系中開(kāi)展了首個(gè)類(lèi)原子缺陷全同性赫茲級(jí)水平檢驗(yàn)，并基于這一結(jié)果提出新型固態(tài)原子鐘方案。該成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。

　　粒子的全同性是開(kāi)展高精度測(cè)量的前提，人們傾向于相信光子、電子、原子等粒子天然就是全同的。但對(duì)于固體中的類(lèi)原子缺陷，由于固態(tài)晶格的復(fù)雜性，人們通常不認(rèn)為它們是全同的。目前，科學(xué)界尚未對(duì)固體中的類(lèi)原子缺陷進(jìn)行過(guò)高精度的全同性檢驗(yàn)。

　　金剛石中的一種類(lèi)原子缺陷——氮-空位色心，具有很多優(yōu)良的性質(zhì)，如在室溫大氣條件下具有很長(zhǎng)的相干時(shí)間，可通過(guò)激光照射讀出和初始化，周?chē)嬖诳杀焕玫暮俗孕Y源等。

　　在室溫大氣條件下，該研究組對(duì)氮-空位色心的全同性進(jìn)行了赫茲級(jí)水平的檢驗(yàn)。隨后，研究組提出一種具有高魯棒性和集成性特點(diǎn)的固態(tài)原子鐘新方案。該方案將核自旋的電四極矩耦合當(dāng)做頻率標(biāo)準(zhǔn)，一塊1立方毫米大小的具有6ppb色心濃度的金剛石即可達(dá)到現(xiàn)有商用原子鐘的水平。相較于現(xiàn)有商用原子鐘，該固態(tài)原子鐘更適合在低溫、高壓、移動(dòng)平臺(tái)等具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜環(huán)境下工作。目前，相關(guān)成果已申請(qǐng)專(zhuān)利。

　　據(jù)介紹，該工作不僅提供了一種在固態(tài)自旋中開(kāi)展精密測(cè)量的方法，也使得未來(lái)測(cè)量精度在低溫下提升至毫赫茲水平具備可能。(記者 陳婉婉)