深圳有一群頂尖科學家，正在研究宇宙中最神秘的東西！

深圳有一群頂尖科學家，正在研究宇宙中最神秘的東西！

量子暗物質：深圳的"瘋狂"實驗

前兩條還算"正常操作"，第三條就有點離譜了。

4月30日，深圳國際量子研究院發布消息：俞大鵬院士帶隊，聯合北京大學，成功實現了基于"貓態"的量子增強暗物質搜尋實驗突破。

翻譯成人話就是：一群頂尖科學家在深圳，用量子計算機的技術，去尋找宇宙中最神秘的東西。

什么是"貓態"？源自薛定諤的貓——量子力學著名的思想實驗，一只貓同時處于"生"和"死"的疊加態。深圳團隊把這種量子疊加態應用到超導微波諧振腔里，讓探測設備的靈敏度突破了經典物理的極限，去捕捉暗物質可能留下的蛛絲馬跡。

什么是暗物質？它是宇宙中不發光、不反射光、不吸收光的"幽靈物質"，占宇宙總質量的約27%（我們能看到的所有普通物質只占5%）。人類找了它幾十年，至今沒有直接探測到。

而深圳，正在加入這場全球競賽。

這件事的意義遠超一次科學實驗。它釋放了一個強烈信號：深圳不再滿足于做"中國硅谷"，它想做"中國波士頓"+ "中國日內瓦"的綜合體。

以前提到深圳，你會想到華為、騰訊、比亞迪——應用創新的王者。但應用創新的天花板，是基礎研究的高度。沒有底層突破，應用創新遲早會碰到瓶頸。

所以深圳開始"燒錢"搞基礎研究了。量子計算、暗物質探測、合成生物……這些短期看不到回報的方向，深圳在all in。

俞大鵬院士的團隊只是冰山一角。光明科學城、河套合作區、西麗湖國際科教城——深圳正在一口氣布局多個國家級科研平臺。

這讓我想起一句話：一座偉大的城市，不僅要有造富的能力，更要有回答人類終極問題的野心。

深圳顯然想要兩者兼得。

中國科研團隊實現基于貓態的量子增強暗物質搜尋

基于貓態的量子增強暗物質搜尋概念圖。研究團隊供圖

中新網深圳4月30日電 (記者 索有為)記者30日從深圳國際量子研究院獲悉，在中國科學院院士俞大鵬的帶領下，該院研究員徐源、劉松聯合北京大學教授舒菁，在暗光子暗物質搜尋領域取得重要實驗進展。

研究團隊在高品質因子鈮基超導微波諧振腔中開發出基于四腳薛定諤貓態的暗光子暗物質探測方案，實現量子增強的暗物質搜尋，為下一代高靈敏度暗光子暗物質搜尋實驗奠定了重要技術基礎。相關成果于29日發表在《物理評論快報》上。

暗物質是宇宙的重要組成成分，雖然其存在性已被諸多天文學和宇宙學方面的觀測證據所證實，然而它的微觀性質仍是現代物理學中的一大未解之謎。

研究團隊開發出基于高品質因子鈮基超導微波諧振腔的量子增強暗物質探測器，用于探測彌漫在空間中的超輕波動性暗光子暗物質。

研究團隊發現，當暗光子的質量與探測器的共振頻率相匹配時，暗光子將以正比于動力學混合角的概率轉化為諧振腔中的普通光子，從而被探測到。通過探測諧振腔中光子產生速率，便可推算暗光子動力學混合角的上限。

該研究開發了基于四腳薛定諤貓態的暗物質探測實驗方案，實現量子增強的高靈敏度暗光子暗物質搜尋。四腳貓態的模四宇稱性質使探測器具備區分光子產生信號和諧振腔單光子丟失錯誤的能力，從而提升了光子探測的信噪比。

同時，研究團隊在實驗中成功制備出高保真度的四腳薛定諤貓態作為探測初態，并利用重復的量子非破壞性宇稱測量以及隱馬爾可夫模型分析等手段對探測器進行了系統表征。通過提高四腳貓態的平均光子數，實驗展示了相比于真空態提升了高達8.1倍的光子產生速率，極大地提高了暗光子探測效率。

在此基礎上，團隊開展了暗光子暗物質的搜尋實驗研究，通過測量暗物質的相干積分信號，最終實現在6.44 GHz頻率下對暗光子動力學混合角高達7.32×10^{-16}的限制。

此外，團隊進一步開發了基于失諧邊帶驅動的頻率調節方法，并應用于暗光子暗物質的掃頻探測，利用不同頻率下測得的光子產生速率聯合分析進一步壓低背景噪聲，實現了在100 kHz頻率范圍內的高靈敏度暗物質搜尋，獲得了10^{-16}量級的暗光子動力學混合角限制，優于之前相關研究結果1個數量級以上。

據悉，該成果有望進一步推動量子增強精密測量技術在未來暗物質搜尋等前沿基礎物理領域中的重要應用。(完)

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