【《Physical Review Letters》2026年2月5日】近日，清华大学物理系尤力教授课题组在基于里德堡原子的微波电场精密探测研究方面取得重要进展，在《Physical Review Letters》上发表了题为“Exceptional Point-enhanced Rydberg Atomic Electrometers”的研究文章，首次在室温热里德堡原子体系中实现并利用非厄米系统的奇异点（Exceptional Point, EP），显著提升了里德堡原子微波电场探测的灵敏度，为开放量子系统中的高灵敏量子传感提供了一种全新的实现方案。

里德堡原子因其具有巨大的电偶极矩，对外电场极为敏感，是新一代量子电场传感的重要候选体系。传统里德堡原子电场探测主要依赖电磁诱导透明（EIT）和 Autler–Townes（AT）分裂效应，其信号响应与电场强度呈线性关系。然而，在真实实验条件下，里德堡原子系统不可避免地受到自发辐射和退相干等耗散过程的影响，其动力学本质上属于非厄米系统。如何在这种耗散环境中进一步突破灵敏度瓶颈，一直是该领域的关键科学问题。

针对这一挑战，研究团队从非厄米物理的基本机理出发，基于系统的主方程计算，系统研究了耗散对里德堡原子AT光谱响应的影响，提出并实验实现了一种基于奇异点增强的里德堡原子微波电场探测新方案。研究表明，在精心设计的四能级里德堡原子体系中，通过调控激光与微波场参数，可以在无需引入增益介质或低温条件的情况下，在室温热原子蒸汽池中构造二阶奇异点。靠近奇异点时，体系对微弱微波电场的响应由传统的线性标度转变为平方根型非线性标度，从而实现对弱信号的显著放大。

（摘自C. Liang, C. Yang, W. Huang, and L. You, Exceptional point-enhanced Rydberg atomic electrometers , Phys. Rev. Lett. 136, 053203 (2026).）

图1 奇异点增强探测的实验模型。（a）实验装置示意图。（b）奇异点附近的非线性增强响应。峰分裂随微波扰动呈平方根标度，验证了奇异点增强效应。（c）电场探测性能。在最优工作点下实现了 22.68 nV·cm^-1·Hz^-1/2 的微波电场探测灵敏度。