微波是人類觀察世界的另一只“眼睛”，利用微波遙感技術(shù)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(xué)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(shù)，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(shù)攻關(guān)，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(lǐng)域的發(fā)展，在國防安全、微波通信、量子計量、電子信息等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。
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