超导量子芯片助力暗物质探索：创新搜寻架构的提出

6月4日，记者从中国科学技术大学获悉，校内高级工程师周经纬和教授荣星团队在超导量子比特领域取得新进展。他们自主设计了一套可扩展的暗物质探测方案，并利用多比特超导量子芯片完成了原理验证。相关成果已发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。

天文学与宇宙学的最新观测数据表明，暗物质约占整个宇宙质量的四分之一。近年来，超轻玻色子类暗物质（如轴子、暗光子）受到了科学界的高度关注。根据现有理论，这类暗物质的质量可能在1到100微电子伏特之间，与普通物质的作用极为微弱。探索超轻暗物质的实验正在全球展开，但依然面临两难：传统共振探测器虽然灵敏度高，却难以覆盖更广的能区；非共振探测器则能够覆盖更大测量范围，灵敏度却受到限制。

为克服这一难题，该研究团队提出在单一芯片上利用微纳加工，集成多个频率随意调整的超导量子比特，建构了可扩展的暗物质探测平台。这套架构能够同时、精确地扫描多个能区，实现高灵敏度、广测量范围的暗物质探测。团队研制的三比特超导量子芯片，成功覆盖15.632—15.638、15.838—15.845以及16.463—16.468微电子伏特等三个能区，对暗光子的耦合参数设立了目前最严格的实验界限。与传统天文观测方式相比，相关结果提升了1到2个数量级。

科研团队表示，利用超导量子比特探索粒子物理的新方法，有望为今后更广质量范围和更高精度的暗物质检测破解技术瓶颈，奠定了扎实基础。（记者吴长锋）