記者8月3日從中國科學技術大學獲悉，該校杜江峰院士、石發展教授等人在固態體系中開展了首個類原子缺陷全同性赫茲級水准檢驗，並基於這一結果提出新型固態原子鐘方案。該成果日前發表於《物理評論快報》。

粒子的全同性是開展高精度量測的前提，人們傾向於相信光子、電子、原子等粒子天然就是全同的。但對於固體中的類原子缺陷，由於固態晶格的複雜性，人們通常不認為它們是全同的。現時，科學界尚未對固體中的類原子缺陷進行過高精度的全同性檢驗。

金剛石中的一種類原子缺陷——氮-空位色心，具有很多優良的性質，如在室溫大氣條件下具有很長的相干時間，可通過雷射照射讀出和初始化，周圍存在可被利用的核自旋資源等。

在室溫大氣條件下，該研究組對氮-空位色心的全同性進行了赫茲級水准的檢驗。隨後，研究組提出一種具有高魯棒性和集成性特點的固態原子鐘新方案。該方案將核自旋的電四極矩耦合當做頻率標準，一塊1立方毫米大小的具有6ppb色心濃度的金剛石即可達到現有商用原子鐘的水准。相較於現有商用原子鐘，該固態原子鐘更適合在低溫、高壓、移動平臺等具有挑戰性的複雜環境下工作。現時，相關成果已申請專利。

據介紹，該工作不僅提供了一種在固態自旋中開展精密量測的方法，也使得未來測量精度在低溫下提升至毫赫茲水准具備可能。（記者陳婉婉）