中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)史保森、丁冬生課題組利用人工智能的方法，實(shí)現(xiàn)了基于里德堡原子多頻率微波的精密探測，相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然-通訊》。審稿人認(rèn)為：“該工作展示的結(jié)果對原子分子光物理學(xué)領(lǐng)域的其他研究人員非常有用，因?yàn)樗@示了深度學(xué)習(xí)未來在原子系統(tǒng)量子增強(qiáng)傳感中的應(yīng)用。”

具有較大電偶極矩的里德堡原子，可以對微弱電場產(chǎn)生較強(qiáng)響應(yīng)，因此，作為微波測量體系具有廣泛應(yīng)用前景。但基于里德堡原子的微波測量領(lǐng)域還存在很多亟待解決的難題，如多頻率微波在原子中會(huì)引起復(fù)雜干涉模式，從而嚴(yán)重干擾信號接收與識(shí)別，就是諸多難題之一。

近年來，史保森、丁冬生團(tuán)隊(duì)利用里德堡原子體系，聚焦量子模擬和量子精密測量科學(xué)研究，取得了重要進(jìn)展。在此次研究中，團(tuán)隊(duì)基于室溫銣原子體系，利用里德堡原子作為微波天線及調(diào)制解調(diào)器，通過電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)成功檢測了相位調(diào)制的多頻微波場，進(jìn)而將接收到的調(diào)制信號通過深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了多頻微波信號的高保真解調(diào)，并進(jìn)一步檢驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)方案針對微波噪聲的高魯棒性。

研究結(jié)果表明，基于深度學(xué)習(xí)的里德堡微波接收器可允許一次直接解碼20路頻分復(fù)用信號，不需要多個(gè)帶通濾波器和其他復(fù)雜電路。

該工作將原子傳感與深度學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，提出并實(shí)現(xiàn)在不求解主方程的情況下有效探測多頻率微波電場的方案，且在硬件上沒有太高要求即可實(shí)現(xiàn)較高精度，為精密測量領(lǐng)域與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉結(jié)合提供了重要參考，在通信、雷達(dá)探測等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。（記者丁一鳴 通訊員王敏）