中国科学家打造全球首个分布式量子传感网络

26.8%的宇宙总质量能量其实是被暗物质占据的,而人类能看到的物质仅占4.9%。这种神秘的物质由于不与普通物质发生除引力之外的作用,因此被科学家比作无处不在却隐形的巨人。中国科学技术大学的彭新华教授和江敏教授带领团队,利用核自旋量子传感器构建了全球首个分布式量子传感网络,这让暗物质探测有了全新的实验路径。这一成果不仅展现了我国在量子技术实用化上的领先地位,还为探索宇宙的基本构成开辟了新道路。理论上认为,轴子等类粒子可能形成宏观尺度的拓扑缺陷结构,被称为“暗物质墙”。当这层“墙”被地球穿越时,会产生极其微弱且瞬时的信号。捕捉这些信号如同在喧闹的广场上识别一片特定雪花落地的声音,对探测技术的灵敏度要求极高。为了解决这个世界性难题,研究团队把量子精密测量技术和网络化协同探测理念结合起来,在安徽合肥和中国科学技术大学上海研究院(位于浙江杭州)部署了高性能核自旋量子传感器。他们还通过高精度卫星授时技术让全网节点实现严格的时间同步。 这个分布式量子传感网络的核心逻辑是“多地关联、协同验证”。真实的宇宙信号会在所有网络节点上留下具有特定时间关联特征的痕迹,而本地噪声则是随机且互不相关的。通过比对不同节点的数据,网络能有效抑制局部噪声,从海量背景中提取真实信号,从而提升探测结果的置信度。这项研究标志着暗物质探测范式的转变。它证明了通过多节点量子关联测量搜寻新物理的可行性。这种网络化架构展现出的强大噪声抑制能力和高可靠性,为轴子等超轻暗物质的搜寻提供了灵敏的平台。 团队还计划扩大网络规模、优化节点性能乃至探索空间部署,把探测灵敏度再提升数个数量级。这个持续扩展的“量子探测网”正汇聚中国智慧,为解开暗物质之谜发起冲击。