前沿科普

深入了解量子传感与里德堡原子微波测量等前沿科技，探索量子感知技术的原理与应用

里德堡原子在国家电网的应用

里德堡原子凭借对射频电场的高灵敏性，以及非金属、非接触和光学读出的测量特点，正在从标准微波电场测量逐步走向局部放电、电弧等电力应用场景，为电力设备异常放电信号探测提供新的技术手段。

随着里德堡原子微波精密测量技术不断发展，微波信号如何耦合到原子传感区域，逐渐形成了两种不同的实现方式：一种是让自由空间微波与原子直接耦合的“原子天线”；另一种是通过射频端口将微波信号馈入原子区域的“原子接收机”。

灵敏度是量子精密测量中最重要的性能指标之一。本文介绍如何通过延长相干时间、制备量子压缩态、建立多粒子纠缠以及利用多体相互作用临界特性来突破标准量子极限。

里德堡原子之间的长程相互作用是量子逻辑门、量子模拟以及量子多体效应的物理基础。本文介绍里德堡原子间C₆和C₃相互作用的物理起源和基本图像。

里德堡原子微波测量具有国际单位制可溯源、宽频覆盖、高灵敏度潜力和传感单元小型化等优势，但从实验室走向实际应用仍受到原子自身特性和探测架构的多重限制。