在低温下，可靠且可追溯的测温是一项艰巨的任务。最近，我们开发了一种基于直流 SQUID 的噪声温度计，即磁场波动温度计 （MFFT），用于低温范围内的实际测温 [1]。其工作原理基于奈奎斯特定理，确保在很宽的温度范围内具有线性特性。这使得 MFFT 能够替代通常在低温范围内使用的各种二次温度计。
我们首次报告了 3 多年来在大约 1.6 K 到低于 1 mK 的温度下的 MFFT 测量发现，与 PLTS-2000 的高精度实现的偏差为 ≍ 1%。

脑磁图 （MEG） 通过记录神经电流产生的磁场来研究大脑活动，并已成为神经科学家在研究和临床环境中的一项重要技术。与自发明以来一直是现代 MEG 系统核心的液氦冷却低 Tc 超导量子干涉器件 （SQUID） 不同，高 Tc SQUID 可以在液氮冷却下运行。隔热要求的放宽允许传感器与室温环境之间的距离从几厘米减少到不到一毫米，其中 MEG 信号强度明显更高。尽管有这一优势，但高 Tc SQUID 仅用于广为人知的诱发电量的原理验证 MEG 记录。在这里，我们表明，由于传感器与头部非常接近，基于 HSID 的高 Tc MEG 可能能够提供有关大脑活动的新信息。我们已经对两名健康人类受试者的自发性大脑活动进行了单通道和双通道高 Tc SQUID MEG 记录。我们展示了在运动皮层中发现的枕骨 α 节律和 mu 节律的调制。此外，我们还发现了大脑枕叶区域的 θ 波段异常高振幅活动。我们的结果表明，高 Tc SQUID 可以提供对大脑的更仔细观察。

本文件摘录了 DESY “任何光粒子搜索”（ALPS-II） 第二阶段的技术设计报告，该报告于 2012 年 8 月提交给 DESY PRC，并于 2012 年 11 月进行了审查。ALPS-II 是一项“光穿过墙壁”实验，它搜索光子振荡到弱相互作用的 sub-eV 粒子中。这些通常是通过标准模型的扩展来预测的，并受到天体物理现象的激励。2013 年 2 月 21 日，DESY 管理层批准了 ALPS-II 项目的第一阶段。

我们提出了一种能够克服传统的3 dB参数压缩限制的单正交反馈方案。该方法在基于具有磁性尖端的悬臂梁的微机械系统中进行了实验演示。悬臂梁在低温下由SQUID电位计检测，而参数泵浦是通过以悬臂梁频率的两倍调制磁场梯度获得的。在对正弦测试信号的响应和热机械噪声的响应中，观察到最大压缩分别为11.5 dB和11.3 dB。最大压缩因子仅受可实现的最大参数调制的限制。所提出的技术可用于将机械谐振器的一个正交压缩到量子噪声水平以下，即使不需要量子受限检测器。

宽带光源在高容量光通信、光学相干断层扫描、光谱学和光谱仪校准等各个领域发挥着重要作用。尽管来自标准自发参数下转换的超宽带非经典态可以作为量子对应物，但其检测和量子表征一直是一项具有挑战性的任务。在这里，我们展示了在电信波长 （1.5 \mu m） 下这种超宽带 （150 nm FWHM） 压缩状态下多模结构的定量表征。我们高度多模态的非经典光子分布是使用超导过渡边缘传感器直接观察到的。从观察到的光子相关函数中，我们表明数十个不同的挤压器在同一空间模式下共存。我们预计我们的结果和技术将为在频域中为大规模光量子网络生成和表征非经典光源开辟了新的可能性。

我们通过使用基于脉冲管的稀释制冷机预冷的铜核退磁级成功地将量子流体“干”制冷到T=0.16mK。这种类型的制冷提供了一种灵活而简单的sub-mK解决方案，以满足包括超流体3He实验在内的各种需求。我们的中心设计原则是消除高场磁铁和核制冷级之间的相对振动，这导致在35mT场中获得的Q=4.4nW的最小热泄漏。
对于温度测量，我们使用了浸入液体3He中的石英音叉。我们证明，在从流体动力学到弹道准粒子区域的交叉点，叉振子可以被认为是超流体3He中的自校准。

这里报告的比较是国际计量局验证初级电阻标准国际一致性计划的一部分。量子霍尔效应（QHE）的国家实验室标准与 BIPM 的标准进行比较，从而验证国际一级电阻标准的一致性。1993 年至 1999 年期间，已经与下列实验室进行了五次此类比较：BNM/LCIE（法国）[1]、METAS（瑞士）[2]、PTB(德国）[3]、NPL（英国）[4] 和 NIST（美国）[5]。国际计量局在 2009 年进行的一项调查显示，许多国家计量机构都有兴趣参加该计划，或重复参加该计划。因此，BIPM 决定启动一系列新的现场比对活动，其中第一项活动就是 BIPM-PTB。

同位素 ^{163}Ho 经历电子捕获过程，衰变可用的能量推荐值 Q_{\rm EC}，约为 2.5 keV。根据目前的知识，这是电子捕获过程的最低 Q_{\rm EC} 值。因此，^{163}Ho 是进行实验以根据量热测量光谱分析研究电子中微子质量值的最佳候选者。
我们首次提出了 ^{163}Dy 子原子在 ^{163}Ho， OI 线中从 5s 壳层捕获电子后原子的原子去激发的量热测量。测得的峰值能量为 48 eV。该测量是使用低温金属磁性量热仪进行的，其中 ^{163}Ho 离子植入吸收器中。
我们证明 ^{163}Ho 的量热光谱可以高精度测量，并且描述光谱的参数可以从数据分析中学习。最后，我们讨论了这一结果对电子捕获 ^{163}Ho 实验 ECHo 的影响，旨在通过对 ^{163}Ho 光谱进行高精度和高统计量热测量，在电子中微子质量上达到亚 eV 灵敏度。163QECQEC163163163163163163163

我们展示了一种在非零磁场中运行的全光学133Cs标量磁力计，其中磁共振由强度调制的激光束产生的AC Stark位移提供的有效振荡磁场驱动。我们实现了1.7 fT/√Hz的预期散粒噪声限制灵敏度，并测量了40 fT/√Hz的技术噪声底限。这些结果与使用相同设置的线圈驱动的标量磁力计基本相同。这种全光学方案对于在阵列中使用以及在磁敏感的基本物理实验中（例如，寻找中子的永久电偶极矩）相比传统线圈驱动的磁力计具有优势。

CUORE是一个741千克的TeO2测辐射热计阵列，它将寻找130Te的无中微子双β衰变。CUORE低温恒温器能够将0.75吨的探测器冷却到大约10 mK的温度，它是进行实验所必需的关键设备。在格兰萨索夏季研究所的活动期间，我们了解了低温技术，并参与了调试操作。特别是，我们对低温恒温器板由于周围操作硬件而产生的振荡进行了研究。目的是试图确定振动噪声的主要来源。同时，由于温度对测辐射热计非常重要，我们投入使用了一种低温噪声温度计，并将其行为和性能与已经安装在低温恒温器内的其他类型温度计进行了比较。

超导量子干涉器件 （SQUID） 微磁化率仪已广泛用于研究微观尺度材料的磁性能。作为本质平衡器件，它们还可用于微米级样品中核磁共振 （NMR） 的直接 SQUID 检测，或用于亚微米级样品中机械检测 NMR 的 SQUID 读数。在这里，我们演示了一种双重平衡技术，该技术能够在宽带宽上实现 SQUID 微磁化率计的极低残余不平衡。特别是，我们可以在 SQUID 回路内产生高达 1 mT 的交流磁场，频率范围从直流到几 MHz。作为一项应用，我们展示了直接放置在 20 μm SQUID 环顶部的甘油液滴中 1H 自旋的 NMR。

使用过渡边缘传感器 （TES） 进行高效率、低背景和单光子检测，使这种类型的探测器在各种不同类型的应用中具有吸引力。在本文中，我们首次提出了用于任何光粒子搜索 （ALPS） 实验的 TES 的特征，以寻找新的基本超轻粒子。首先，我们描述了 ALPS TES 探测器的设置和主要组件（TES、毫开尔文低温恒温器和 SQUID 读数）及其性能。其次，我们解释了一种用于单光子光谱和非光子背景抑制的专用分析方法。最后，我们报告了广泛的背景测量结果。考虑事件选择，针对 1064 nm 的波长进行优化，我们实现了∼10−3替换为∼50通过选择的光子的效率百分比。得到的总体效率为 23%，暗计数率8.6×10−3s−1.我们观察到热光子的堆积事件是主要的背景成分。

我们报告了用于磁场绝对测量的高灵敏度组合 $^3$He/Cs 磁力计的设计和性能。磁力计依赖于光泵铯磁力计对核自旋极化 $^3$He 气体的自由自旋进动的磁力检测。我们计划在 Paul Scherrer 研究所（瑞士）的实验中部署这种类型的组合磁力计，以寻找超冷中子的永久电偶极矩。在弗里堡大学（瑞士）建造了一个原型磁力计，并在 Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国柏林）进行了测试。我们证明，组合磁力计允许 Cramér-Rao 极限磁场测定，记录时间在 $10\sim 500\text{s}$ 范围内，高于 $500\text{s}$ 的测量值受到外加磁场稳定性的限制。用 $100\text{s}$ 的记录时间，我们能够对 $\approx 1\mu \text{T}$ 的磁场进行绝对测量，标准不确定度为 $\Delta B\sim60$ fT，对应于 $\Delta B/B

我们通过聚焦离子束图案化制造了基于晶界约瑟夫森结的 YBa_2Cu_3O_7 （YBCO） 直流 （dc） 纳米超导量子干涉器件 （nanoSQUIDs）。在磁屏蔽环境中对 4.2\，K 的电传输和噪声特性进行表征，可产生非常小的电感 L 和几 pH 值，以实现优化的器件几何形状。这反过来又导致非常低的磁通噪声值

我们开发了一系列适用于不同应用的 HfTi nanoSQUID 梯度仪。这些基于 Nb 的 nanoSQUID 包含过阻尼超导体-法线导体-超导体 （SNS） 约瑟夫森结，HfTi 作为法向导电势垒。结的横向尺寸约为 200 nm × 200 nm，势垒厚度标称值为 30 nm。为了提高其实际应用，nanoSQUID 使用梯度 SQUID 和反馈回路、梯度变压器和射频滤波器实现。这些器件可以在高达几 mT 的激励场中运行，并且具有非常低的非线性水平。由于环路尺寸小，环路电感低，实现了低至 110 nΦ0/√Hz 的白噪声水平。典型转折频率低于 1 kHz 的 1/f 噪声主要由临界电流波动决定。可以通过应用偏差反转来减少它。在偏置反转的两级磁通锁相环中，在 1 Hz 时实现了 600 nΦ0/√Hz 的噪声水平。

局部现实主义是一种世界观，在这种世界观中，物体的物理属性独立于测量而存在，并且物理影响的传播速度不能超过光速。贝尔定理指出，这种世界观与量子力学的预测不相容，正如贝尔不等式所表达的那样。以前的实验令人信服地支持量子预测。然而，每个实验都需要为局部现实主义解释提供漏洞的假设。在这里，我们报告了一个贝尔测试，它同时填补了这些漏洞中最重要的漏洞。使用经过充分优化的纠缠光子源、快速设置生成和高效的超导探测器，我们观察到了具有高统计显著性的贝尔不等式违规。在局部现实主义下，我们的结果发生的纯统计概率不超过 3.74×10−31，对应于 11.5 标准差效应。

我们使用由纳米级 SQUID （nanoSQUID） 和悬臂扭矩传感器组成的混合磁力计研究单个坡莫合金 （Py） 纳米管 （NT） 中的磁化反转机制。Py NT 固定在 Si 悬臂的尖端并定位，以便将其杂散磁通量最佳耦合到 Nb nanoSQUID 中。因此，我们能够通过动态悬臂磁力测量法测量 NT 的体积磁化强度，并使用 nanoSQUID 测量其杂散磁通量。我们在磁滞中观察到训练效应和温度依赖性，表明存在交换偏差。我们发现低阻塞温度 $T_B = 18 \pm 2$ K，表明存在薄的反铁磁性天然氧化物，这在类似样品上的 X 射线吸收光谱中得到了证实。此外，我们测量了磁滞形状的变化，这是温度和训练增加的函数。这些观察结果表明，薄交换耦合天然氧化物的存在改变了低温下的磁化反转过程。通过悬臂和 nanoSQUID 磁力测量获得的互补信息使我们能够得出结论，在没有交换耦合的情况下，这个反转过程在 NT 的末端成核，并按照理论预测的那样沿其长度传播。

下一代远红外太空天文台将需要极其灵敏的探测器，而这只能通过将极低的本征噪声与高光学效率相结合来实现。我们已经测量了超灵敏 TES 辐射热计 （NEP） 在 30--60-\mu\rm m 波段的宽带光学响应，其中辐射通过几个模式的锥形馈角和一个半球形短线耦合到探测器。我们表明这些探测器的光学效率为 60%（TES 辐射热计检测到的功率与通过馈源喇叭传播的总功率之比）。我们发现，借助空间模式滤波技术，可以通过通过馈源喇叭传播的模式来理解测得的光效率。

QCD 轴子是为解决粒子物理学标准模型的强 CP 问题而引入的假设粒子，作为冷暗物质的可能组成部分而受到关注。在轴子情景中，J.E. Moody 和 F. Wilczek 表明，由轴子交换介导的新型宏观远程力作用在电子自旋上，并且这种力可以用有效磁场来描述。在 INFN Laboratori Nazionali di Legnaro 进行的 QUAX-gg_s 实验旨在寻找非极化质源产生的有效场对磁化样品的影响。由于该磁场是宏观的，因此可以通过测量在液氦温度下冷却的顺磁性硅酸钆 （GSO） 晶体的磁化变化来检测。轴子有效磁场感应磁化可以用 SQUID 磁力计检测。通过改变源质量的位置，感应的 GSO 磁化强度在声学频率下被调制。虽然尚未开发完整的 QUAX-g_pg_s 灵敏度，但我们能够在几十赫兹下测量 10^{-17}~T 的磁化强度。凭借这种灵敏度，我们期望进一步提高预测的远程力在 10^{-3} 到 1~m 区间内的耦合上限。

我们报道了在超流体 4He 浴中首次对单个 He2* 准分子进行量热检测。这项工作中使用的探测器是一个能量分辨率为 ~1 eV 的单超导钛过渡边缘传感器 （TES），直接浸入氦浴中。He2* 准分子是在周围的浴槽中使用外部伽马射线源生产的。这些准分子以短寿命单重态或长寿命三重态的形式存在。我们演示了两种状态的检测：在单重态情况下，量热计记录瞬发 15 eV 光子的吸收，在三重态情况下，量热计记录分子与 TES 表面的直接相互作用，该相互作用将 15 eV 的不同部分沉积到衰变时释放到表面。我们还简要讨论了探测器的制造和表征。