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“QUIONE”誕生——可對單個鍶原子成像的首臺量子氣體顯微鏡
2024年04月25日 09:51:16
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：10947
在一項最新研究中,，西班牙巴塞羅那科學技術學院（ICFO）科學家建造了全球首臺能對鍶量子氣體內(nèi)單個原子成像的顯微鏡,，并以希臘神話中雪神的名字命名為“喀俄涅”（QUIONE）。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】量子氣體顯微鏡是一種利用超冷原子的技術,，可以實現(xiàn)對單個原子的操作和成像,。超冷原子是指被冷卻到接近絕對零度的原子，這時候原子的運動會變得很慢，而且會表現(xiàn)出一些奇妙的量子效應,，比如玻色-愛因斯坦凝聚和費米子超流,。
量子物理學需要借助高精度傳感技術來深入研究材料的微觀特性。量子氣體顯微鏡能檢測單個原子,，生成分辨率非常高的量子氣體圖像,，是從原子水平理解量子系統(tǒng)的強大工具。
量子氣體顯微鏡的核心部分是一個高分辨率的顯微鏡物鏡,，它可以收集原子發(fā)出的熒光信號,，并將其放大成像到一個探測器上。這樣,，我們就可以觀察到單個原子在光晶格中的位置和狀態(tài),，甚至可以對它們進行單點操作，比如激發(fā),、移動,、交換等。量子氣體顯微鏡的出現(xiàn),，使得我們可以用超冷原子來模擬一些復雜的量子系統(tǒng),，比如量子多體系統(tǒng)、量子相變,、量子計算等,，這對于理解量子物理的本質和發(fā)展量子技術都是非常有幫助的。
目前,，量子氣體顯微鏡裝置主要依賴鋰和鉀等堿性原子,，但與鍶等堿性原子相比，鋰和鉀的光譜性質更簡單,，這意味著鍶能提供更多信息,。此外，鍶的獨特性質也使其在量子計算和量子模擬領域備受關注,。例如,，鍶原子云可用作原子量子處理器，解決當前經(jīng)典計算機無法處理的問題,。
在一項最新研究中,，西班牙巴塞羅那科學技術學院(ICFO)科學家建造了全球首臺能對鍶量子氣體內(nèi)單個原子成像的顯微鏡,，并以希臘神話中雪神的名字命名為“喀俄涅”(QUIONE),。
研究團隊鑒于鍶量子模擬的巨大潛力，著手構建量子氣體顯微鏡,。為此,，他們首先利用激光降低鍶氣體溫度。在短短幾毫秒內(nèi)，使其溫度降至幾乎絕對零度,。在此條件下,，原子行為受量子力學定律支配，表現(xiàn)出量子疊加和糾纏等新特征,。隨后,，他們利用特殊激光激活了光學晶格，使原子沿空間排列成網(wǎng)格,。最后,，研究人員用顯微鏡拍攝圖像，最終可逐個原子地觀察鍶量子氣體,，“喀俄涅”構建完成,。
他們使用該顯微鏡確認鍶氣體是一種超流體，即一種沒有黏性的量子物質相,。這臺量子氣體顯微鏡有望用于模擬更復雜材料,，揭示新的物質狀態(tài)，也可用于量子模擬,，解釋當前計算機無法回答的問題,。相關論文發(fā)表于最新一期《物理學評論X輯·量子》上。
(資料來源：科技日報)
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