全息光学瓶束阱中里德伯原子的三维捕获

时间:2020-03-11 20:39 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

全息光学瓶束阱中里德伯原子的三维捕获

法国巴黎萨克莱大学CNRS的研究人员最近演示了全息光学瓶束阱中里德伯态原子的3-D俘获。他们在《物理评论快报》上发表的一篇论文中概述了他们的论证,这对未来量子模拟的实现可能具有重要意义。

在他们的研究中,研究人员使用了激光冷却的原子,这些原子可以一个接一个地操纵。受固体物理学的启发,单独操纵激光冷却的原子可以创造出人工的、完全受控的系统,实现所谓的量子模拟。

量子模拟可以在实验平台上进行,包括捕获离子和超导量子位。本研究小组所采用的方法,包括使用被困在微观光学阱(即它们被激发到被称为里德伯态的高度激发的原子水平,从而相互作用。

“到目前为止,在Rydberg状态的短时间内,我们不得不关掉光镊,因为Rydberg原子实际上是被光排斥的,”Thierry Lahaye告诉Phys.org。这将原子保持在里德伯能级的时间限制在几微秒内,因为原子会飞离捕获位置。我们的研究使这一次有可能大大延长,通过捕获原子,即使它们处于里德伯状态。”

当Rydberg原子受到光的排斥时,Lahaye和他的同事们将激光束塑造成这样一种方式,即在各个方向被光包围的黑暗区域正好出现在每个原子被激发到Rydberg能级后的位置。这种所谓的“瓶束”是由一种名为空间光调制器(SLM)的衍射元件产生的,这种元件可以用电脑控制。

这一过程使得研究人员可以延长处于Rydberg状态的原子用于量子模拟的时间。虽然瓶状光束已经在其他几项物理学研究中使用过,但这是第一次专门用于限制单个里德伯原子。

Lahaye解释说:“通过这种捕获,我们可以保持Rydberg原子的时间延长到几百微秒(通常是40倍的改进),只受到Rydberg能级的自然寿命的限制。””计划的一个重要特性是它是兼容的目标量子模拟,我们检查的同时捕获两个原子在两个不同的陷阱和测量是否相互作用以完全相同的方式,因为他们将在缺乏trap-albeit更长一段时间,当然。”

在未来,Lahaye和他的同事所使用的基于瓶束的方法将被证明在量子模拟和涉及Rydberg原子的量子逻辑运算中非常有用,可以提高它们在再现物理系统中的精度。研究人员目前正计划进行进一步的研究,以调查瓶束捕集器的潜在应用。

Lahaye说:“这项工作的一个自然的延续将是超越这个原理的证明,并创建大量这样的带有许多原子的瓶束阱阵列,以执行实际的量子模拟实验,同时受益于延长的捕获时间。”

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