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研究论文 | 基于单离子声子激光精密探测直流电场力

研究论文 | 基于单离子声子激光精密探测直流电场力 两江科技评论
2022-10-13
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导读:关键词:声子激光、注入锁定、经典压缩、超高灵敏度电场力检测

《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版(SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, SCPMA)出版中国科学院精密测量科学与技术创新研究院冯芒团队与华南理工大学、广州工业技术研究院等合作成果,文章题为“Detection of DC electric forces with zeptonewton sensitivity by single-ion phonon laser”,于2022年第11期刊出。
针对微弱电场力的高灵敏度探测是科学实验和高科技设备制作中所亟需的技术,并且有助于定量探索新的物理规律。本文利用单个囚禁的40Ca+离子构成注入锁定的声子激光来精密探测微弱的电场力,并利用经典压缩技术来抑制声子激光振荡相位的不确定性,由此得到的探测灵敏度比通过菲涅尔透镜测量位置变化的结果[Science Advances,4,4453 (2018)]高出两个量级。这项技术有望应用于检测弱电性材料中的电学特性。


创新要点:

(1)该探测方法不需要边带冷却,大大降低了实验难度。
(2)该探测方法通过探测声子激光的振荡相位得到结果,无需检测离子的位移,因此具有更高的灵敏度,更有利于实际应用。
(3)对直流电场力的测量与离子宏运动频率无关,对探测频率没有限制。

原文信息:

Y.-Q. Wei, Y.-Z. Wang, Z.-C. Liu, T.-H. Cui, L. Chen, J. Li, S.-Q. Dai, F. Zhou, and M. Feng, Detection of DC electric forces with zeptonewton sensitivity by single-ion phonon laser, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 65, 110313 (2022), https://doi.org/10.1007/s11433-022-1954-7

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