微波测量系统在提升人类对周边环境和宇宙认知水平方面发挥了重要作用。然而，随着对未知世界探索的不断深入，传统基于天线和电子电路的微波测量系统受限于物理尺寸效应与Johnson–Nyquist热噪声，其在探测灵敏度与测量精度方面已难以满足当前发展的需求。针对这一挑战，实验室充分发挥里德堡原子的独特优势，包括极高的电场灵敏度、宽广的工作频带、高隐身性、良好的可集成性，以及其测量结果可直接溯源至国际单位制（SI）的特性，探索新一代量子微波测量技术。通过制备高密度的里德堡原子系综，建立了基于原子的超外差微波电场测量系统接收链路模型。同时，利用空间-场分布的可编程性，对电磁场结构进行精细调控，显著提升了里德堡原子微波电场计的性能与应用潜力。目前，实验室的研究内容涵盖以下几个方向：(1) 基于光学与微波的腔增强技术；(2) 多频多态的微波信息传输机制；(3) 阵列感知与空间分辨成像技术；(4) 高动态范围电场传感。
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1) A Rydberg atom-based receiver with amplitude modulation technique for the fifth-generation millimeter-wave wireless communication. IEEE antennas and wireless propagation letters, 22(10), 2580-2584 (2023).
2) Quantum sensing of microwave electric fields based on Rydberg atoms. Reports on Progress in Physics, 86(10), 106001, (2023).
3) Three-dimensional location system based on an L-shaped array of Rydberg atomic receivers. Optics Letters, 48(15), 3945-3948 (2023).
4) Large power dynamic range microwave electric field sensing in a vapor cell. Optics Express, 32(20), 35202-35211 (2024).
