新研究提出用光为量子自旋“护航”

据新华社电 以色列和美国的研究人员日前在美国《物理评论快报》上发表论文说，他们合作发现了一种利用激光束保护原子“自旋”不受干扰的全新方法，为提升量子传感器、导航系统等关键技术的稳定性和实用性打开新路径。

在量子技术中，原子内部的磁性取向（即“自旋”）是存储和感知信息的核心。然而，当原子相互碰撞或撞击容器壁时，自旋容易失去同步，即所谓“自旋弛豫”现象，导致信息丢失。长期以来，这一问题限制了量子设备的性能与稳定性。

研究人员将这项技术称为“光学保护”，它通过激光细致调整原子能级，使自旋自然趋于一致，从而抵抗外部干扰带来的去相干影响。这种方法无需传统磁屏蔽，也不依赖极低温或特殊磁场设置，更加简洁高效。

“就像数百个陀螺仪在一个盒子里高速旋转并不断碰撞，这束激光就像一名指挥家，让它们在激烈的环境中依旧保持和谐旋转。”耶路撒冷希伯来大学在新闻公报中介绍。

研究人员说，这项研究展示了如何借助光与原子自旋间的相互作用，在更广泛的现实条件下保持量子态的稳定。这种技术可广泛应用于量子磁力仪、量子导航系统、无需卫星支持的精准定位设备，乃至量子信息存储等领域。由于该技术可在“温暖环境”下运行，无需复杂低温系统与繁琐调试，其在医疗成像、考古探测、航天探索等领域的实际应用前景广阔。