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编译服务: 光电情报网信息监测服务平台 编译者: husisi 编译时间: 2023-3-21 点击量: 20

现如今,物理学家可以像玩球一样抛出并接住单个原子——不是用手和胳膊,而是用光镊。

图1 科学家们使用两个光学陷阱来投掷和捕捉单个原子。原子在不同光阱之间运动的艺术效果图

韩国和日本研究团队展示了自由原子如何可能实现动态量子计算,这将依赖原子的重新排列组合。

引导与捕获

在此之前,该团队利用光镊阵引导冷中性原子沿着目标路径运动。然而,当这些阵列拥挤时,原子极易偏离目标路径。因此,物理学家设想这些冷原子作为量子计算机的信息载体,使其在阵列中点与点之间传输。

韩国科学技术院(以下简称KAIST) Jaewook Ahn 领导的团队展示了原子直接被扔到其它光阱上。由于光镊中的粒子运动方程式比较成熟,该团队可以计算出将粒子推出光阱所需的加速度,以及在另一个光阱中捕获粒子所需的减加速度。在自由运动过程中,产生光镊的激光将被关闭,然后重新打开以减缓飞行粒子的速度,减缓时间至关重要。

从理论到实验

在研究出“抛”和“接”的理论基础之后,该团队将Rb -87原子冷却到40μK,并使用820nm 波长的激光创造了光镊。根据 Ahn 教授称,Rb -87是纳米操纵研究最多的原子之一,因此它的性质是相对可预测的。

在实验过程中,一个声光调制器和任意波形发生器控制投掷和接球的动态光镊,而一个二维空间光调制器驱动静态光镊。每个光阱宽度为0.73 μm,自由飞行距离为4.2 μm,这是实验装置所能容纳的最大距离。

经过反复练习,Jaewook Ahn团队最终成功捕捉到了87% 的铷原子。尽管实验一开始进行得并不顺利,Ahn教授称:“令我们完全惊讶的是,它(最终)相对容易地奏效了。”此外,该团队还进行了将原子抛过两个动态陷阱之间的静态光学陷阱实验。

 

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