微米级偏振控制实现 SERF 磁力测量中的子系综隔离
光学
2025-07-01 v1
摘要
对自旋交换弛豫自由 (SERF) 原子系综的传统理解涉及一种普遍观点，即原子态的快速交换最终导致整个系综的均匀时间演化。然而，在本研究中，我们证明通过在微米级操控抽运偏振，可以在单个 SERF 系综内产生不同子系综时间演化之间的失准，并具有前所未有的独立性。我们开发了一种新型抽运系统，由小型化 Rb 蒸气池和空间变偏振超表面组成，以进行概念验证。我们的方法在抽运和吸收过程中将位置依赖的原子各向异性引入热原子系综。通过在 SERF 机制下构建计算出的塞曼子能级布居，生成了具有 0.22 平均标度因子的不同传感通道，这与单个 SERF 系综产生的单通道相当。通过激发虚拟磁场 (3.5 nT, 30 Hz)，测得相邻通道（微米级子系综之间）之间的平均串扰比高达 32 dB，而在相同实验条件下无子系综隔离时测得为 20 dB。我们的工作展示了 SERF 磁力测量中前所未有的空间分辨率，为高空间分辨率神经生物磁测绘和便携式磁性测量设备等应用带来了新希望。
引用
@article{arxiv.2506.23160,
title = {Sub-Ensemble Isolation in SERF Magnetometry Enabled by Micrometer-Scale Polarization Control},
author = {Zihua Liang and Yuhao Zhang and Lu Liu and Jinsheng Hu and Peng Zhou and Gen Hu and Gaopu Hou and Mao Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.23160},
year = {2025}
}