量子磁探测（Quantum Magnetometry）

课程编号：04801022

学分：3

教师：彭翔 Xiang Peng

考试方式：笔试

教学方式：课堂讲授

内容提要：

量子磁探测是量子精密测量中最重要的应用之一，它利用光泵原子磁力仪、超导量子干涉磁力仪等量子磁力仪对磁场进行高灵敏度测量，在航空、海洋、卫星、地面的地球物理磁场探测以及电偶极矩测量、奇异物理探索、心磁与脑磁探测等方面有重要应用。光泵原子磁力仪基于光泵技术，通过研究原子与光、磁相互作用，目前已超过超导量子干涉磁力仪，成为世界上灵敏度最高的磁力仪，是本课程讲授的重点。通过本课程学习，使学生能动态了解量子磁探测领域前沿发展情况，系统地、准确地理解和掌握光泵原子磁力仪基本概念和工作原理，熟悉其应用情况，为将来从事磁探测有关的科学基础研究以及磁探测应用研究打下扎实的基础。学习本课程前需掌握电磁场理论和量子力学的基础知识。课程主要分磁探测概述、光泵原子磁力仪的基础理论、不同种类光泵原子磁力仪的工作原理以及磁探测应用四个部分讲授。通过本课程的基础理论和应用技术学习，可增强学生对量子信息感知方向的研究兴趣，提高理论联系实际的能力，从不同思路独立思考各种量子磁力仪的优缺点，选择量子磁测量中感兴趣的专题来撰写文献综述，并根据已有学术成果提出自己的学术观点，形成有关的研究分析报告。

推荐教材或参考资料：

[1]"Magnetic Sensors and Magnetometers," Pavel Ripka, Artech House, Inc., 2001.
[2]"High Sensitivity Magnetometers," Asaf Grosz, Michael J. Haji-Sheikh, and Subhas C. Mukhopadhyay, Springer, 2017.
[3]"Optically Polarized Atoms," Marcis Auzinsh, Dmitry Budker, and Simon M. Rochester, Oxford University Press, 2010.
[4]"Optically Pumped Atoms," William Happer, Yuan Yu Jau, and Thad Walker, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010.