激光助力“自旋”穩定 美國與以色列科學家推動量子技術突破 | 聯合早報

近日，以色列和美國研究人員在《物理評論快報》上發表聯合研究成果，首次提出一種利用激光束保護原子“自旋”不受干擾的新方法，為提升量子傳感器、導航系統等關鍵技術的穩定性與實用性提供全新路徑。

新華社報道，在量子技術中，原子內部的磁性取向（即“自旋”）是感知和存儲信息的核心機制。然而，一旦原子相互碰撞或撞擊容器壁，自旋便容易失去同步，出現所謂的“自旋弛豫”現象，進而導致信息丟失。這一問題長期限制量子設備的穩定運行。傳統做法通常依賴極低磁場環境和複雜的磁屏蔽結構，以儘可能減緩信息丟失。但此次，來自耶路撒冷希伯來大學與美國康奈爾大學的科研團隊發現，通過一束精確調控的激光照射原子氣體，能有效減緩自旋衰減速度。研究團隊以温熱的銫蒸氣為實驗對象。結果顯示，即便原子在不斷碰撞或接觸容器壁的情況下，這種激光技術仍能維持其“相干態”，即自旋保持同步。實驗數據顯示，自旋衰減速度降低約90%，並顯著增強磁場感應靈敏度。

研究人員將這項技術命名為“光學保護”。它通過精細調整激光波長，使原子能級重新排列，從而促使自旋趨於一致，提升對外界干擾的抵抗力。與傳統技術相比，這一方法無需低温環境或厚重磁屏蔽，結構更為簡潔，操作也更高效。

耶路撒冷希伯來大學在新聞公報中介紹稱：“就像數百個陀螺儀在一個盒子裏高速旋轉並不斷碰撞，這束激光就像一名指揮家，讓它們在激烈的環境中依舊保持和諧旋轉。”

研究人員表示，這項成果證明，藉助光與原子自旋之間的相互作用，有可能在更接近現實使用條件下，保持量子態的穩定。這為多種前沿應用打開了空間，包括量子磁力儀、無需衞星支持的導航系統、高精度定位設備及量子信息存儲等。

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](https://www.bdggg.com/2025/zaobao/news_2025_01_12_732255) 值得一提的是，該技術可在“温暖環境”下運行，無需複雜的低温系統和精密磁控條件，未來在醫療成像、考古探測、航天導航等領域的應用前景同樣被看好。