量子电子学报

作者：宋晓云,陈雪花,贾春阳,丛楠,杨仁福

单位：1 北京量子信息科学研究院, 北京 100193;2 中国科学院物理研究所, 北京 100190;3 中国科学院大学, 北京 100049

关键词：量子光学,电场测量,电磁诱导透明,里德堡原子,多体系统,

基金：智能电网国家科技重大专项 (2024ZD0803300), 北京市自然科学基金重点研究专题项目 (Z240006)

基于里德堡原子的电场测量, 凭借其高灵敏度、大动态范围、宽频谱覆盖等特性, 在电磁计量、频谱感知、雷电监测等领域具有广泛的应用前景, 并有望成为下一代电磁信号接收的重要手段。随着理论和实验的不断发展, 基于里德堡原子的电场测量灵敏度正逐渐逼近量子噪声极限。本文概述了里德堡原子电场测量原理，综述了近年来里德堡原子的单体和多体电场测量方面的研究进展。到目前为止, 研究人员在电磁诱导透明和Autler-Townes (AT) 分裂的基础上不断优化电场测量技术, 采用零差法、超外差技术、重泵浦以及六波混频等方案, 将单体系统下的电场测量灵敏度提高到3.98 nV⋅cm−1⋅Hz−1/2, 相位测量灵敏度达到2 mrad。除单体系统外, 基于里德堡原子的多体系统在相变点的临界性也被应用于电场测量, 其测量灵敏度用Fisher信息表示, 最新研究表明采用腔增强光学双稳态、随机噪声共振增强等方法可将基于多体的电场测量灵敏度提高6.6 dB, 且对外界噪声具有鲁棒性。

来源：2025年第4期

《量子电子学报》期刊编辑部

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