中国科大突破量子精密测量技术 构建跨域探测网络搜寻暗物质

宇宙中约26.8%的质量由暗物质构成,这种不发光、不与电磁波相互作用的特殊物质,长期以来如同"隐形巨人"般难以捉摸。

轴子作为暗物质的重要候选粒子,其探测面临巨大挑战——当地球穿越理论预言的"暗物质墙"时,轴子与原子核产生的相互作用信号转瞬即逝,强度仅为常规物理现象的百亿分之一。

面对这一世界性难题,中国科学技术大学研究团队创新性地将量子精密测量技术与网络化探测相结合。

通过自主研发的核自旋相干态保持技术,科学家成功将信号捕获窗口延长至分钟量级,相当于把"快门速度"放慢"了千万倍。

配合量子信号放大装置,系统灵敏度较传统方法提升两个数量级,使捕捉"轴子信号"这一"宇宙雪花落地声"成为可能。

研究最具突破性的在于其组网架构。

五台量子传感器跨区域部署形成协同验证网络,通过卫星授时实现纳秒级同步,有效排除局部干扰因素。

这种分布式设计不仅大幅提升数据可靠性,更开创了多节点联合探测的新范式。

在为期60天的连续观测中,团队虽未发现确凿的暗物质信号,但将轴子与核子耦合强度的探测限值推进至6×10^-13量级,在特定质量区间创造实验室探测精度的新纪录。

该成果标志着我国在量子传感领域实现从"单点突破"到"系统创新"的跨越。

相较于依赖宇宙射线观测的传统天文手段,地面量子网络具备可重复、可调控的独特优势。

研究团队透露,下一步计划将探测网络扩展至全球范围,并探索与引力波观测站的数据联动。

这种"天地一体"的探测体系,有望在暗物质、中微子等前沿领域催生更多重大发现。

探索暗物质的意义,不仅在于回答“宇宙由什么构成”,更在于推动测量科学、工程能力与理论认识共同进步。

以核自旋量子测量为支点、以分布式协同为路径的“量子探测网”,让人们看到从单点突破到系统能力跃升的可能。

面向未知,科学探索往往在一次次更精密的“排除”与更严格的“约束”中逼近真相;这种持续推进的能力,本身就是通向重大发现的关键。