日前，
光學領域頂級期刊《
激光與
光子學評論》(Laser & Photonics Reviews)在線刊發了物理學院
量子光科學中心呂新友教授課題組題為“Quantum Magnetometer with Dual-Coupling Optomechanics”的研究
論文。我校為論文唯一單位，論文作者包括2018級博士生朱貴蕾（第一作者），引力中心劉京副研究員，量子光科學中心呂新友和吳穎教授，其中呂新友為論文通訊作者。
K:Z(jF !j z[O*f#t 超高靈敏度的磁場探測在基礎物理學和先進技術中發揮著關鍵作用，如地質勘探、航空航天、生物醫學診斷和
成像等。腔光力
系統為量子精密測量提供了重要平臺。與傳統
磁力計相比，光力磁力計具有體積小，靈敏度高，易于集成操作等優點。近年來，高精尖技術的發展對磁場探測的
精度提出了更高的要求，利用量子理論提高片上型磁力計的靈敏度成為重要的研究課題。
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6V@_?a-K 圖1.雙耦合光力系統中量子磁強計的示意圖。該磁力計的最優靈敏度（綠色實線）以及考慮耗散情況下具體測量的靈敏度（紫色圈）隨壓縮
參數的變化。
課題組提出了一個基于雙耦合光機械系統的高精度量子磁力計。在此系統中，輻射壓力耦合將磁信號從機械振子傳遞到光學相位，二次光機械耦合可以誘導機械振子的周期性壓縮效應。他們發現，這個周期性壓縮效應不僅可以指數放大被測磁信號，而且可以加快信號從聲子到光學模式的轉換率。在光-機械解耦時間附近，估測磁信號的基本約束被指數降低，從而使得當可控的壓縮參數r<1時，磁信號參數估計的最佳精度提高近三個數量級。該方案對熱噪聲具有魯棒性，并且不需要機械振子的基態冷卻。在目前實驗可允許的條件下，該項工作預言的具體測量的靈敏度可以達到10-17T/Hz。該方案可以用來探測與機械振子線性相互作用的不同物理場的強度。通過聯系雙耦合光機械學和量子度量學，該工作為實現高精度的片上磁場測量提供了新思路和新方法。
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&h!O<'*2 圖2.（a）機械模式的周期性壓縮效應；（b）t時刻系統態的
投影；（c）環境噪聲對經典Fisher信息與靈敏度的影響。
該工作得到了國家自然科學基金委項目和科技部重點研發計劃的支持。
vM$hCV ~N agkKm?xIL 論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202100636
