量子科技中心_量科网

在引力波探测和超轻暗物质搜寻等应用中采用的时间分辨原子干涉技术，需对系统效应实现精确控制。该工作研究了在干涉仪光束波前曲率存在时，原子横向运动的逐次涨落所产生的相位噪声，并分析了其在长基线、大动量转移原子干涉仪中对激光束几何构型的依赖性。研究团队采用半经典理论框架，推导出位置平均测量中有效相位扰动的解析表达式，并通过蒙特卡洛模拟进行了验证。将该模型应用于代表下一代实验的100米和1公里原子梯度仪时发现：最大化脉冲效率的光束配置会放大曲率诱导相位噪声，需将原子云质心位置控制在微米级、质心速度控制在亚微米/秒量级，才能实现亚10^-5弧度的相位稳定性。替代光束构型虽可将此类噪声抑制两个数量级，但会牺牲脉冲效率。为解决这一局限，该研究提出基于位置分辨相移读出的抑制策略——通过从相移梯度和最终云位置等可测量参数中经验学习并校正波前引入的偏差。该方法无需详尽的光束表征即可在最大脉冲效率配置下恢复高灵敏度运行，为实现10^-5弧度噪声水平的新一代时间分辨原子干涉仪提供了可行路径。