利用超流体氦-4陀螺仪对引力参考系拖曳效应的量子传感

该研究团队提出了一项实验室规模的实验方案,旨在利用新型超流体氦-4单约瑟夫森结陀螺仪的宏观量子特性,在地球上实现广义相对论框架拖曳效应的局域测量。研究人员推导了超流体陀螺仪中框架拖曳效应及相关测地效应与托马斯效应的理论模型,并提出了相应的实验测量方案。通过计算预期的热噪声基底,该工作发现毫开尔文温度下可获得极高灵敏度,这一温区正是基于纳米多孔二维材料的下一代约瑟夫森结器件预期工作范围。采用机械损耗最低的材料时,研究预测在10mK温度下噪声谱密度可达5×10⁻¹⁷ rad/(s·√Hz),该灵敏度足以在1秒测量时间内以0.2%精度解析框架拖曳角速率,相当于能检测40亿年周期内1转的旋转灵敏度。这种极端旋转灵敏度对应着可测量10⁻³⁵秒量级的原时差。

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提交arXiv: 2025-10-23 17:45

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