La détection des signaux faibles est une étape cruciale pour vérifier les hypothèses de physique et faire des percées dans la recherche de pointe et fondamentale en physique. Cependant, si les signaux sont trop faibles pour être mesurés, ils doivent être améliorés. Une manière intéressante d'amplifier les signaux est l'amplification quantique. Les techniques d'amplification quantique de pointe ont encore certaines limites car elles reposent sur les transitions d'état discrètes inhérentes aux atomes et aux molécules et manquent donc d'accordabilité, améliorant généralement un seul signal dans une plage étroite de fréquences.

Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Peng Xinhua de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec le professeur Dmitry Budker de l'Institut Helmholtz de Mayence, a étendu l'amplification quantique à périodiquement vrilles entraînées. Le résultat a été publié dans Physical Review Letters .

Les systèmes pilotés périodiquement, ou systèmes Floquet, sont décrits par des hamiltoniens périodiques dépendant du temps. Un système Floquet possède des niveaux d'énergie avec des écarts d'énergie égaux, et l'état du système peut sauter entre différents niveaux d'énergie via des transitions de résonance. La combinaison de l'amplification quantique et du système Floquet est prometteuse pour surmonter les limites des méthodes d'amplification quantique conventionnelles.

Les chercheurs ont conduit périodiquement ¹²⁹ Gaz noble Xe à champ oscillant. Les Hamiltoniens de ¹²⁹ Les spins Xe sont alors devenus périodiques dans le temps, et le système a obtenu des dimensions synthétiques supplémentaires, ce qui permet des transitions de résonance dans une gamme de fréquences plus large. Avec ce ¹²⁹ Système de spin Xe Floquet, les chercheurs ont démontré l'amplification simultanée de plusieurs ondes électromagnétiques faibles, à la fois en théorie et en expérience.

Ce travail étend l'amplification quantique aux systèmes Floquet et observe un nouveau type de phénomène d'amplification :l'amplification de spin Floquet. Il surmonte largement les limitations des amplificateurs conventionnels, augmente la bande passante de fonctionnement dans les mesures de niveau femtotesla et permet d'amplifier plus d'un signal à différentes fréquences dans l'intervalle. Cet amplificateur Floquet permet un large éventail d'applications dans les mesures de précision et dans l'étude de la physique fondamentale. + Explorer plus loin

Des chercheurs observent un effet d'interférence entre les quasi-particules de Floquet à l'aide d'une horloge de réseau optique au strontium