光与氦-3核自旋在多通池中的有效法拉第相互作用
氦-3核自旋构成一个异常稳定的量子系统,具有极长的相干时间,为量子技术提供了令人振奋的机遇。特别是,核自旋压缩态有望在传感任务和新物理检验中实现增强的精度。所有这些应用面临的核心挑战是实现可控的光-核自旋界面。本研究通过利用室温低气压氦-3气体池中的亚稳态交换碰撞,在实验上演示了这样一种界面。射频放电产生少量亚稳态原子,这些原子既能实现高效的光泵浦,又能介导集体核自旋与光学探针之间的有效法拉第相互作用。该团队定量表征了这种相互作用的强度与核极化、外加磁场以及探针光束参数的关系。此外,研究还表明,使用多通道池可以通过有效增加光学深度来增强这种相互作用。根据当前实验所用探针功率增加十倍的推算,该团队预计测量诱导的压缩速率为0.52 s$^{-1}$。该研究结果为光学访问氦-3核自旋提供了一条实用途径,并为生成用于量子计量学的长寿命宏观核自旋压缩态开辟了前景。

