A detecção de sinais fracos é um passo crucial na verificação de hipóteses da física e na realização de avanços na pesquisa de física de ponta e fundamental. No entanto, se os sinais forem muito fracos para serem medidos, eles precisam ser aprimorados. Uma maneira atraente de amplificar os sinais é a amplificação quântica. As técnicas de amplificação quântica de última geração ainda têm algumas limitações porque dependem das transições de estado discretas inerentes de átomos e moléculas e, portanto, carecem de sintonização, geralmente aprimorando apenas um sinal dentro de uma estreita faixa de frequências.
Para resolver este problema, a equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Peng Xinhua da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências, colaborando com o Prof. Dmitry Budker da Instituição Helmholtz em Mainz, ampliou a amplificação quântica periodicamente giros acionados. O resultado foi publicado em Cartas de Revisão Física .

Sistemas acionados periodicamente, ou sistemas Floquet, são descritos por Hamiltonianos periódicos dependentes do tempo. Um sistema Floquet possui níveis de energia com lacunas de energia iguais, e o estado do sistema pode saltar entre diferentes níveis de energia por meio de transições de ressonância. A combinação da amplificação quântica e do sistema Floquet é promissora para superar as limitações dos métodos convencionais de amplificação quântica.

Os pesquisadores conduziram periodicamente ¹²⁹ Xe gás nobre com campo oscilante. Os hamiltonianos de ¹²⁹ Os spins Xe tornaram-se então periódicos no tempo, e o sistema obteve dimensões sintéticas extras, o que permite transições de ressonância em uma faixa de frequência mais ampla. Com este ¹²⁹ Xe Floquet spin system, os pesquisadores demonstraram a amplificação de múltiplas ondas eletromagnéticas fracas simultaneamente, tanto na teoria quanto no experimento.

Este trabalho estende a amplificação quântica para sistemas Floquet e observa um novo tipo de fenômeno de amplificação - amplificação de spin Floquet. Ele supera amplamente as limitações dos amplificadores convencionais, aumenta a largura de banda de operação em medições de nível femtotesla e permite amplificar mais de um sinal em diferentes frequências nesse meio tempo. Este amplificador Floquet permite uma ampla gama de aplicações em medições de precisão e no estudo da física fundamental. + Explorar mais

Pesquisadores observam efeito de interferência entre quase-partículas Floquet usando relógio de rede óptica de estrôncio