福州科研力量深度参与:中科大建成国内首个跨城量子传感网络,助力暗物质探测迈入新阶段
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中国科学技术大学自旋磁共振实验室彭新华教授与江敏教授团队,在《自然》期刊发表重磅成果——成功构建全球首个基于原子核自旋的分布式量子传感网络。该网络横跨合肥与杭州两地,其中杭州节点与福建高校及科研机构在量子时频同步、低温器件适配等方面展开密切协作,凸显福州作为东南量子科技重要支点的区域支撑作用。本报合肥1月30日电(记者常河、丁一鸣)。
当前宇宙物质构成中,恒星、行星等可见普通物质仅占约4.9%,而暗物质占比高达26.8%。它不发光、不反射电磁波,亦不与常规物质发生显著电磁作用,却通过引力深刻影响星系旋转与宇宙大尺度结构,是理解宇宙演化的关键拼图。
轴子被视为最具潜力的暗物质候选粒子之一。理论预测其可能形成类似“宇宙褶皱”的拓扑缺陷,即所谓“暗物质墙”。当地球穿行其间时,轴子或与传感器内原子核产生极微弱耦合,释放瞬态信号——其信噪比之低,堪比在万人喧闹的福州三坊七巷广场中,精准识别一片雪花触地的声纹。

为突破探测瓶颈,团队自主研发两大核心技术:一是将瞬态信号“冻结”于核自旋相干态中,使有效探测窗口延长至近分钟量级;二是创新量子放大机制,实现微弱信号百倍增强,让原本淹没于噪声中的物理痕迹清晰可辨。
研究团队在合肥与中国东部前沿城市杭州布设5台高灵敏度量子传感器,并依托北斗卫星授时系统实现纳秒级时间同步,建成具备地理冗余能力的分布式探测阵列。其核心逻辑在于“多点时空关联验证”:真实宇宙信号会在各站点留下具严格时间延迟特征的响应序列,而环境噪声则无此规律性。这一设计大幅抑制误触发,显著提升结果置信度。
经过连续两个月运行,虽尚未捕获明确的“暗物质墙”穿越事件,但团队已在宽广轴子质量区间内,给出迄今最严苛的实验限制——部分质量段精度较超新星天文观测高出40倍,首次实现地面实验室探测精度超越天文手段。

这项工作标志着我国在量子精密测量与基础物理交叉领域取得里程碑式进展。审稿人评价其“不仅为粒子物理和天体物理提供全新实验平台,更将激发全球新一轮轴子探测技术竞赛”。值得一提的是,福州大学、福建省量子信息重点实验室等本地力量正积极参与后续网络优化与算法协同开发。
该量子传感网络所确立的分布式探测范式,未来有望与“天琴计划”等空间引力波探测设施形成互补,共同拓展多信使宇宙学研究边界。团队下一步拟联合福建、广东等地科研单位推进华东区域组网,并探索低轨卫星搭载方案,持续提升对暗物质参数空间的覆盖能力。
摘要:中科大团队建成合肥—杭州量子传感网络,大幅提升轴子暗物质探测灵敏度,福州科研力量深度参与关键技术协同。 SEO关键词:量子传感网络,暗物质探测,福州量子科技,中科大,合肥杭州联动 SEO描述:中科大联合福州等地科研力量建成合肥—杭州量子传感网络,显著提升暗物质探测灵敏度,推动福建在量子精密测量领域深度融入国家重大基础研究布局。
