和以往机制完全不同的是 ， 这种新型放大机制具备两大优势：
其一 ， 使用激光先极化铷原子蒸气 ， 再借助铷和气态氙原子的自旋交换碰撞 ， 即可把氙原子核自旋进行极化 ， 自旋极化度为 0.3 ， 远超传统方法的~10-6 。
其二 ， 相比传统的对氙原子进行外部探测的方法 ， 该工作仅利用铷原子和氙原子在气室内部的随机自旋交换碰撞 ， 即可高灵敏地读出氙原子的信号 ， 装置体积和复杂度得以大大简化 。
在上述物理机制之下 ， 该团队造出首台磁场量子放大器——自旋放大器（spin-based amplifier） ， 由于具备超低磁场本底噪声 ， 所以它是极佳的磁场放大设备 。
结合这款自旋放大器 ， 该团队将此前发展出的原子磁力计的磁探测灵敏度提高了 100 倍 ， 灵敏度达到 fT 水平（1fT=10-15T） 。

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图 | 灵敏度达到 fT 水平（来源：Nature Physics）
据悉 ， 由于可实现超高灵敏度的磁场探测 ， 因此在暗物质搜寻中 ， 量子精密测量技术可提供一项变革性手段 。
此前已有大量理论预测 ， 原子核能和暗物质产生极其微弱的作用 ， 进而会给原子核自旋施加微小的磁场也叫赝磁场 。
当使用超灵敏磁场探测装置 ， 即可对微小赝磁场进行检验 ， 从而去探寻暗物质粒子的存在迹象 。
基于此 ， 借助自旋放大器去对暗物质产生的“赝磁场”进行放大 ， 即可提升暗物质的搜寻灵敏度 。 在实验中 ， 研究组直接搜寻了 feV-peV 低能区暗物质 ， 得到的暗物质与原子核耦合强度界限 ， 比国际最佳界限起码高出 5 个数量级 ， 宇宙天文学界限得以被首次突破 。
与此同时 ， 相比传统大型暗物质科学装置 ， 该研究使用的仪器设备仅需要桌面尺寸大小的空间 。

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同时 ， 该团队的实验通过暗光子电场与暗电偶极矩（dEDM）的耦合 ， 限制了核与暗光子的自旋相互作用 。
相关方法还可扩展到同步传感器网络 ， 由于实验中使用的设备规模小、价格低廉 ， 因此这种传感器网络有希望为多信使天文学组成一个奇异场望远镜阵列 ， 比如通过传感器数量的平方根提高灵敏度 ， 并允许区分奇异物理信号和伪噪声 。 此外 ， 将这种网络中多个传感器的读数关联起来 ， 还可帮助解决玻色子暗物质的随机波动问题 。
对于该研究三位审稿人分别评价称：“该原创工作将激发轴子搜寻和天文观测领域的广泛兴趣” ， “是轴子搜寻领域的重要进展” ， “这个结果将引起物理学家的广泛兴趣” 。
概括来说 ， 该研究是暗物质探测和量子精密测量技术的交叉融合 ， 或将激发人类对于粒子物理学、宇宙天文学、和原子分子物理学等学科的兴趣 。 超高灵敏度的极弱磁场测量变革性新技术的发展 ， 除了他们在这个研究中基础物理方面的应用外 ， 未来极有希望应用于脑磁和心磁的诊断、深空磁探测、国防安全等重要领域 。
冰冻三尺非一日之寒 ， 此前已有较多积累 多年来 ， 彭新华团队专注于研究核磁共振体系量子信息处理 ， 已系统性研究了量子精密测量、量子模拟、量子计算、量子控制等重要课题 。
一开始 ， 他们使用外购的商品化仪器 ， 后面开始自力更生即自主搭建量子精密测量平台 ， 从源头上提高原创性 ， 也给攻克相关难题提供了独辟蹊径的思路 。 比如 ， 近年来使用量子精密测量技术来搜寻新粒子 ， 已让该团队斩获多项全球领先的成果 。 据悉 ， 彭新华团队近期利用超灵敏量子测量技术开展了“第五种力”的实验搜寻 ， 获得了国际上最强的Z’波色子的约束界限 ， 该研究成果也于 11 月 17 日发表在Science Advances [2] 。 通过该团队的这些成果 ， 中国在新粒子探测领域的国际地位得以提高 。