这一发现为卫星网络的量子通信开辟了新应用前景。

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维也纳工业大学与冲绳科学技术大学院大学的研究人员合作，在实验室首次展示了无需外部驱动即可产生的自诱导超辐射微波激射现象。量子粒子通过协同作用生成了稳定、精确的微波信号，为众多应用领域打开了大门。

超辐射是量子光学中的一种现象，指原子或量子点集体发射出单一短脉冲光。由于相长干涉作用，这种发射强度远高于单个组件的发射强度。当量子粒子与公共光场相互作用，且光的波长大于发射体间距时，就会产生超辐射现象。超辐射通常伴随着量子系统的能量损耗。

因此，当维也纳工业大学和冲绳科学技术大学的研究人员观察到量子粒子能以微波信号形式长时间维持自驱动超辐射时，他们感到十分惊讶。

自驱动反应

参与该研究的维也纳工业大学博士后研究员温泽尔·克尔斯滕解释道："惊人之处在于，自旋之间看似混乱的相互作用实际上为发射提供了动力。该系统通过自我组织，从通常会导致信号破坏的无序状态中产生了高度相干的微波信号。"

为深入理解自旋系统的集体行为，研究人员将微小的原子缺陷与微波腔耦合。研究团队使用了包含氮-空位中心的致密金刚石集合体，每个空位中心都拥有可翻转以表征量子态的电子自旋。

冲绳科学技术大学量子工程与设计单位教授威廉·芒罗表示："我们观测到了预期的初始超辐射爆发，但随后出现了一系列意想不到的窄带长寿命微波脉冲。"芒罗是该研究成果的合作者。

为追溯脉冲来源，研究人员进行了大规模计算模拟。他们发现自诱导的自旋相互作用使能级重新填充，从而维持了反应的持续进行。芒罗在新闻稿中补充道："这些自旋-自旋相互作用持续触发新的跃迁，揭示了一种全新的集体量子行为模式。"

量子应用潜力

冲绳科学技术大学量子技术中心主任兼教授根元香衣指出："这一发现改变了我们对量子世界的认知。我们证明，曾被认为会破坏量子行为的相互作用，实际上可以被利用来创造量子行为。这种转变将为量子技术开辟全新的发展方向。"

科学家一直在探索利用量子物理学进一步提升日常技术的精度，应用范围涵盖通信、医疗、雷达及卫星网络等领域。维也纳工业大学教授约尔格·施米德迈尔补充道："我们在此观察到的原理也能提升量子传感器的性能，使其能够探测磁场或电场的微小变化。这类进展将有助于医学成像、材料科学和环境监测领域。更广泛地说，这项工作展示了如何将对量子行为的深刻洞察转化为塑造下一代科学和工业创新的新工具与技术。"

该研究成果已发表于《自然·物理学》期刊。

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