量子科技中心_量科网

在囚禁离子中实现的声子激光器（即自持机械振荡器）已展示出无需边带冷却即可实际检测外部施加电信号的独特特性。通过边带冷却进入量子区域有望进一步提升其传感性能。本研究首次报道了利用囚禁 \(^{40}\mathrm{Ca}^+\) 离子实现的量子区域单离子声子激光器（\(\bar{n}<10\)）的实验实现，并展示了基于其对弱共振电场的相空间对称性破缺响应的电测量技术。通过调节声子激光器参数，研究人员揭示了传感性能从根本上受开放量子系统有限时间弛豫动力学的支配。研究发现，慢速的Liouvillian弛豫（与有限的实验相互作用窗口相关）在保持极限循环结构鲁棒性的同时，有效增强了动态敏感性。将该机制应用于电场检测时，实现了散粒噪声限制下的峰值灵敏度 \(14.15 \pm 0.77~μ\mathrm{V/m}/\sqrt{\mathrm{Hz}}\) 以及最小可探测场变化 \(δE_{\mathrm{min}} \approx 1.83~μ\mathrm{V/m}\)。该研究的成果确立了量子声子激光器作为先进传感的实用平台，并突显了Liouvillian动力学在非平衡电测量中的核心作用。