与磁场无关的免自旋交换弛豫磁强计

基于稠密碱金属自旋系的 SERF 磁强计是精密量子传感器，在 $\mu\textrm{G}-\textrm{mG}$ 范围内保持着已测得和预期磁灵敏度的纪录。然而在地磁场下，这些传感器因随机自旋交换碰撞导致的自旋退相干而迅速丧失磁灵敏度。本文我们发现核自旋 $I=1/2$ 的原子即使在强磁场下也能工作于免自旋交换弛豫（SERF） regime。我们反直觉地表明，稠密且光不可及的 $(I=1/2)$ 气体与另一光可及自旋气体（$I>1/2$）之间的频繁碰撞可改善后者的基础磁灵敏度。我们分析了钾与原子氢双物种磁强计的性能，并预期在可行实验条件下于地磁场处的基础灵敏度约为 $10\,\mathrm{aT}\sqrt{\mathrm{cm}^3/\mathrm{Hz}}$。