基于抗磁悬浮磁体的超高灵敏度惯性及力传感器

我们从理论上表明，在不施加任何外场的情况下，磁体可稳定地悬浮在处于迈斯纳态的带孔超导体薄片上方。由这种仅感应超导电流产生的俘获势针对从数十纳米到数十毫米大小的磁球进行了表征。这种抗磁悬浮磁体预计与环境极其隔离。因此我们提议将其用作超高灵敏度的力与惯性传感器。其位移的磁机械读出可通过超导量子干涉器件实现。利用当前技术的分析表明，在低温环境下，力与加速度灵敏度量级分别为 $10^{-23}\text{N}/\sqrt{\text{Hz}}$（对于100 nm磁体）和 $10^{-14}g/\sqrt{\text{Hz}}$（对于10 mm磁体）可能得以实现。如此前所未有的灵敏度可用于多种目的，从设计用于技术应用（即重力测量、航空电子和航天工业）的超高灵敏度惯性传感器，到测量磁起源卡西米尔力和引力物理的科学探究。