利用 Rydberg 原子进行低频场的量子弱测量探测

最近，Rydberg 原子已成为实现低频电场量子感测的吸引选择。迄今为止的研究大多利用探针激光的强度和相位变化，相应的检测机制仍为经典。然而，作用于 Rydberg 态的外部场可诱导探针激光在 Rydberg 电磁感性消耗 (EIT) 系统中嵌入的真实多态原子中的偏振变化。我们实验观察到这一现象，并通过恰当地利用偏振自由度实现信号提取。基于此机制，我们进一步设计并实现了一种量子弱测量方案，该方案显著抑制技术噪声，显著提升性能。对不同后选角度的灵敏度评估表明，弱测量结果与理论模型预测良好一致。从多个方面分析我们方法的优势，包括对不同频率响应的表征以及比较弱测量方案与传统传输-based 方法的响应。考虑到玻璃单元格中测量比率为 17% 的屏蔽效应后，性能达到 33 μV cm⁻¹ Hz⁻¹/² 的灵敏度和 1.0 μV/cm 的最小可检测场（集成时间为 1000 s），如此感知。