微波是人類觀察世界的另一只“眼睛”，利用微波遙感技術可以測繪人類難以涉足地區(qū)的地形地貌、探索廣袤神秘的宇宙太空。隨著人類對未知世界探索的不斷深入，經(jīng)典微波測量方法在探測靈敏度和測量精確度方面都已經(jīng)無法滿足現(xiàn)實需求。
在國家重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點專項等科技計劃的支持下，山西大學研究團隊提出基于可控原子體系的微波超外差測量新原理和新技術，從根本上避免了經(jīng)典微波測量方法中自由電子隨機熱噪聲的影響，實現(xiàn)了目前國際上最為靈敏的、可溯源至國際標準單位制的微波相敏測量。他們提出了基于可控里德堡綴飾態(tài)與微波電場相干耦合新原理，完成了Hz量級超窄線寬激光的大范圍連續(xù)可調(diào)諧、相位及強度噪聲壓縮等技術攻關，實現(xiàn)了里德堡量子態(tài)精確制備和操控；在國際上首次實現(xiàn)里德堡原子微波超外差接收機樣機，極大提升了微波電場場強的探測靈敏度，微波測量靈敏度達55 nV/(cm Hz1/2)，優(yōu)于之前國際最好水平1000倍，最小可探測微波場強約400 pV/cm，優(yōu)于之前國際最好水平10000倍；突破微波量子測量的場強和極化測量局限，實現(xiàn)了利用里德堡原子對微波電場相位和頻率的測量。同時完成了X波段雷達測速樣機的功能演示，最小速度分辨率達到5 μm/s (3mHz)，可用于對超低速度運動目標到超高速飛行器的探測。該工作極大地推動了微波電場精密測量領域的發(fā)展，在國防安全、微波通信、量子計量、電子信息等領域具有重要的應用價值。
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