中科大首次实现芯片集成冷原子核磁光阱系统，推动量子技术应用

近日，我国科技进步的学校郑和光灿科学院小组与卢征天教授共同开发，在闪存化冷水水分子的系统上获得原先进展，首次做到基于双闪存的冷水水分子磁和光阱的系统。这一教学科研成果有助于做到粒子精密测量、粒子各种类型与计算出来相亲密关系统结构设计，例如粒子重力仪、粒子存储器等。

双闪存磁和光阱原理图表（左边）和所俘获冷水水分子的CCD成像照片（右边），图片来自我国科技进步的学校

磁和光阱可以对水分子蒸气来进行冷水却和俘获，在现代水分子物理课题具有尤其的系统结构设计前景。通过磁和光阱获得的冷水水分子位能，是做到长相干时间粒子比特，以及做到基于此的粒子精密测量、粒子各种类型与计算出来等系统结构设计的必要基础。

然而，现代磁和光阱的系统在全面可扩展系统结构设计上受到之外约束，例如多路自由空间内和光束对准、庞大的反亥姆霍兹电极、以及太阳风和和光场该中心的严格重合等挑战。因此，如何做到小型化乃至闪存化的磁和光阱的系统观赏了国际间的尤其好奇心。其中，基于和投影闪存的磁和光阱更大一般化了现代磁和光阱中六束空间内和光的入射的系统，不非常少体积小、价格便宜、和光售票处丰富、高效率高，还在移动式粒子精密测量的系统、系统结构设计软件化粒子计算出来的系统中有巨大潜力。

但对于磁和光阱的另一举足轻重组成之外——太阳风电极，此前仍然只能采用三维的电极来做到。如果太阳风电极的重量较大，则只需要不够粗的导线和不够强的电流来做到所只需的太阳风温度梯度，再次耗电量大，发热情况严重。如果将电极的重量缩小，则电极则会情况严重阻挠和光路，缩小可供运用于的成像售票处大小不一。

为此，郑和光灿科学院小组邹长铃课题组与卢征天教授共同开发，设想了一种全原先的平面化太阳风电极顺式，非常少只需旁边3cm×3cm的闪存，只需消除磁和光阱所只需的微太阳风。基于中科大的微纳成品该中心，他们自主结构设计和成品了相互匹配的太阳风闪存与和投影闪存，并基于此成功地俘获了超过106个低温87Rb水分子，证明了这个原先颖顺式的功能性。他们将独立结构设计的太阳风闪存与和投影闪存结合，做到了基于双闪存的冷水水分子磁和光阱的系统。就其教学科研成果近日网络服务发表于《Physical Review Applied》刊物。

图片来自Physical Review Applied

前述小组自主结构设计的两种闪存重量小，价格便宜，耗电量低，腾出了不够多的成像售票处。此外，其运用于也很有效率，可以将两块闪存砌在一起，非常少只需透明胶固定在氢气的墙壁口好像，通过单束激和光器入射只需俘获冷水水分子。其中，太阳风闪存6.4W（瓦）只需驱动，未来将会运用于便携蓄电池电力系统，催生小型磁和光阱的系统的全面系统结构设计软件。

小组还全面探索了原先顺式下磁和光阱的表现与各个常量之间的亲密关系。试验中，研究人员观察到随着太阳风电流的增大，全局最优的和光场失谐也会随之类似于线性地增大。小组从水分子的能级顺式出发，设想这不太可能是由于太阳风重量减半导致，并试验表明了这一磁和光阱依赖性的原先特点，而这一点在现代三维大电极顺式下非常容易被或多或少。该研究工作不非常少在试验上观察到了这一举足轻重物理现象，还提供了对磁和光阱表现的原先表达出来。

(a)现代微电极的表达方式图表；(b)电极闪存的表达方式图表；(c)闪存电极照片；(d)闪存电极比较稳定电源和功率表征；(e), (f)闪存电极轴、径向太阳风分布表征；图片来自我国科技进步的学校

审稿人对此这两项评价：“我认为这项工作将会观赏水分子、分子和成像(AMO)课题的特别注意，在那里，和投影磁和光阱(MOT)和微型MOT关键技术正在带进人们的好奇心，而且这个工作拥有实实在在的影响，并与基本上系统结构设计特别是在密切联系。”

中科院粒子信息重点试验室研究生陈梁为篇文章第一编者，邹长铃教授为篇文章点对点编者。前述研究工作获得国家政府重点研究研制项目、国家政府自然科学基金、机关高校理论上教学科研业务费专项资金和国家政府市场监管重点试验室（时间增益与重力计量原则上）开放日课题的资助。就其教学科研成果已一些公司并获授权。