记者8月3日从中国科学技术大学获悉，该校杜江峰院士、石发展教授等人在固态体系中开展了首个类原子缺陷全同性赫兹级水平检验，并基于这一结果提出新型固态原子钟方案。该成果日前发表于《物理评论快报》。
粒子的全同性是开展高精度测量的前提，人们倾向于相信光子、电子、原子等粒子天然就是全同的。但对于固体中的类原子缺陷，由于固态晶格的复杂性，人们通常不认为它们是全同的。目前，科学界尚未对固体中的类原子缺陷进行过高精度的全同性检验。
金刚石中的一种类原子缺陷——氮-空位色心，具有很多优良的性质，如在室温大气条件下具有很长的相干时间，可通过激光照射读出和初始化，周围存在可被利用的核自旋资源等。
在室温大气条件下，该研究组对氮-空位色心的全同性进行了赫兹级水平的检验。随后，研究组提出一种具有高鲁棒性和集成性特点的固态原子钟新方案。该方案将核自旋的电四极矩耦合当做频率标准，一块1立方毫米大小的具有6ppb色心浓度的金刚石即可达到现有商用原子钟的水平。相较于现有商用原子钟，该固态原子钟更适合在低温、高压、移动平台等具有挑战性的复杂环境下工作。目前，相关成果已申请专利。
据介绍，该工作不仅提供了一种在固态自旋中开展精密测量的方法，也使得未来测量精度在低温下提升至毫赫兹水平具备可能。（记者 陈婉婉）
