微波激射器（Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation，以下簡稱為maser）已經變得無處不在：從鐳射器，原子鐘，超靈敏磁共振波譜、低噪聲放大器到深空通訊。由於激射器產生的無線電波的頻率非常穩定，因此這些裝置能夠非常靈敏地測量由於與外部電磁場的相互作用而引起的頻率偏移。這為開發應用物理學和基礎物理學中的精密計量學提供了令人興奮的可能性。與此同時，弗洛凱系統（Floquet system）的最新發展催生了令人著迷的前景，如時間晶體和Floquet拓撲絕緣體。

近日，中國科學技術大學中國科學院微觀磁共振重點實驗室的研究人員，連同德國的科研人員共同發現，maser技術和Floquet系統的結合可以克服退相干效應，由此得以重新審視許多現象。

中德研究團隊進行了基於Floquet的maser的首次理論和實驗論證，該maser由週期性驅動的蒸氣室中的129氙氣自旋組成。不像利用固有轉變，研究發明的maser是基於由系統的弗洛凱狀態支援的合成尺寸，以Floquet狀態之間的躍遷頻率振盪。團隊將觀測到的maser命名為“Floquet maser”。

（實驗設定和阻尼反饋機制示意圖，圖片摘自論文Fig。1）

該研究將maser技術擴充套件到Floquet系統，並開闢了途徑來探究不受退相干影響的Floquet現象，從而實現了以前尚未開發的maser感測器類別。作為首個Floquet與maser相結合的實際應用嘗試，團隊發明的maser提供了具有用於測量超低頻率（1至100MHz）與subpicotesla級靈敏度的磁場測量功能，該效能明顯優於國家的最先進的磁力計，並且可以應用於如超輕暗物質搜尋等前沿科研任務。此外，研究團隊還進一步證明了現有的maser技術可以實現在對軸子暗物質耦合到瑪星旋轉的搜尋上，突破現有的最嚴格的約束條件的靈敏度。

這種基於時間週期Floquet系統的新型maser與傳統的激maser不同，以Floquet狀態之間的躍遷頻率振盪。概念主幹歸納為週期性驅動的系統，為探索不受退相干效應影響的浮球物理學開闢了一條新途徑。正將maser技術與Floquet物理學聯絡起來，可以觀察到具有亞毫赫茲寬度和高階邊帶效應的Floquet系統的超高解析度光譜。這可以大大提高測量系統能量，磁場，原子標量和張量極化率，超輕型玻色子外來場，非線性多光子相干的精度。並且，這一技術是通用的，可以容易地應用到成熟的微波激射器，如氫微波激射器，金剛石微波激射，和一個原子裡德伯微波激射器，所有有希望作為一類新微波激射器的量子感測器。

（文章來源：前瞻網）