二维电磁力的量子精密测量达到10-28牛顿的稳定度(英文)

作者：郭新新; 俞钟承; 魏凡粟; 金圣杰; 陈徐宗; 李晓鹏^*; 张熙博^*; 周小计^*

来源：Science Bulletin, 2022, 67(22): 2291-2297.

矢量力的高精度测量对基础研究和前沿技术都有着广泛的应用,例如真空波动的探测和纳米结构表面的表征.近几年,由于量子科技的快速发展,交变电磁力的测量已经取得了很大进展,例如利用原子传感器,交流力测量精度已经提高了几个数量级;但是高精度的静态电磁力的测量还亟待提高.本文基于二维光晶格中原子形成的量子物质波,通过倒格矢空间,对静态电磁力进行了精密测量.光晶格将原子实空间的运动和倒空间的动力学分离开,并且提供了校准物质波波矢的基准.光场力和磁场力的测量灵敏度达到2.30(8)×10-26 N/(?),在两个空间方向上,长期稳定度达到10-28N量级,实验达到的测量精度可以在1mm的距离感知范德瓦尔斯力.实验进一步运用原子传感器标定了系统中交流电磁力的控制精度.本研究发展的高精度微弱力测量方法为基于原子的力学量子传感技术提供了前所未有的发展空间.

• 单位
  应用表面物理国家重点实验室; 北京大学; 复旦大学; 山西大学