近日，国家精密重力测量科学中心、物理学院李霖教授课题组在基于里德堡原子光镊阵列的相干操控和高精度测量方面取得重要进展，团队实现了双里德堡态量子比特的长相干时间操控，连续47个周期的拉比振荡中未观察到明显退相干。作为该高相干性量子比特的应用之一，团队在微波电场测量中同时实现了对场强、时间和空间分辨率三大经典极限的突破，相关成果发表于Physical Review Letters 136, 110802 (2026)。

近年来，里德堡原子阵列凭借其优异的可拓展性、连通性以及可控的相互作用，已发展为极具潜力的量子信息处理平台之一。然而，里德堡原子易受外界干扰而发生退相干，因此相干性是该体系发展的关键制约因素之一。

针对这一问题，李霖教授课题组从2018年开始系统性地开展技术攻关，将量子比特编码在相邻里德堡态上，通过优化外部电磁场稳定性和发展精密控制技术，在实验中实现了连续47个周期无明显退相干的拉比振荡。该结果表明双里德堡态量子比特具备良好的相干操控性能。

课题组进一步探索了该高相干性里德堡原子比特在量子测量领域的应用。经典微波天线的性能在场强、时间和空间分辨率上分别受热噪声、Chu极限和衍射极限的制约。课题组利用里德堡原子作为相干量子传感器，发展了单原子零差电场探测技术，实现了对上述三大经典极限的突破。

该平台展现出的相干控制能力为进一步拓展其应用提供了基础。双里德堡态之间具有强的共振偶极-偶极相互作用，结合其长相干时间，有望实现突破标准量子极限的测量能力，并可用于模拟量子多体动力学等物理问题。课题组目前正基于这些优势探索高保真度量子信息处理。

我校为该工作第一完成单位，论文作者包括博士生张耀文、项德生、刘昊翔、徐彪、周鹏，博士后廖忍，上海期智研究院及长三角量子科技产业创新中心周一稼博士，张宽教授和李霖教授为共同通讯作者

据悉，李霖教授从2010年开始从事里德堡原子量子信息相关实验研究，早期相关工作包括里德堡原子集体激发(Nat. Phys. 2012) 、里德堡态囚禁及纠缠(Nature 2013）、里德堡态相干性提升(Nat. Commun. 2016)等。2018年回国后搭建了基于里德堡原子的量子信息处理实验平台，近年来在基于里德堡原子的高质量单光子源及光量子逻辑门(Nat. Commun. 2022) ，高保真度纠缠操作(Nat. Photonics 2023)，相互作用调控(Rep. Prog. Phys. 2024, Phys. Rev. Lett. 2025)等方面取得了实验进展。