中國科學家提出一種搜尋暗物質的新架構

記者4日從中國科學技術大學獲悉，該校高級工程師周經緯、教授榮星等人提出一種可擴展的暗物質搜尋架構，併成功完成原理性實驗驗證。

該研究成果近日發表於國際學術期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

現代天文學與宇宙學觀測表明，暗物質約佔宇宙總質量的25%。

近年來，以軸子和暗光子為代表的超輕玻色子暗物質成為備受關注的暗物質候選者。國際上已開展一系列超輕暗物質搜尋的實驗研究，但是仍面臨測量範圍與探測靈敏度難以兼顧的技術挑戰。

針對這一挑戰，研究團隊提出利用超導量子比特直接搜尋超輕暗物質的實驗架構：利用微納加工技術，在單個芯片上集成多個頻率可調的超導量子比特，形成可擴展的暗物質搜尋架構。

據介紹，該架構可以實現對暗物質多能區同步開展高靈敏掃描探測，從而有望解決測量範圍與靈敏度難以兼顧的問題。研究團隊設計製作了三比特超導量子芯片，實驗結果相較此前基於天文觀測的界限提升了1個至2個數量級。

這項工作展示了超導量子比特在粒子物理領域的應用前景，為未來實現更寬質量區間、更高精度的暗物質探測提供了基礎。

（記者 吳蘭）