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[導(dǎo)讀]原本大型磁場線圈才能“綁”住的原子,現(xiàn)在僅用100微米寬的光刻線圈,就能讓其“定身”。最近,記者從中科院上海光學(xué)精密機械研究所獲悉,該所量子光學(xué)重點實驗室一研究小組實現(xiàn)了我國第一個原子芯片上的玻色-愛因斯

原本大型磁場線圈才能“綁”住的原子,現(xiàn)在僅用100微米寬的光刻線圈,就能讓其“定身”。最近,記者從中科院上海光學(xué)精密機械研究所獲悉,該所量子光學(xué)重點實驗室一研究小組實現(xiàn)了我國第一個原子芯片上的玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC),與浙江大學(xué)光學(xué)所合作成功研制出國內(nèi)第一塊靜磁阱原子芯片和高頻勢阱芯片,為量子信息存儲、量子信息“復(fù)印”和量子路由器研究打下了基礎(chǔ)。

80多年前,科學(xué)巨匠愛因斯坦曾預(yù)言:在極低的溫度下,原本雜亂無章的原子會突然在最低的能量狀態(tài)凝聚,其統(tǒng)一的運動猶如“一群原子在齊聲歌唱”。這就是物理學(xué)界著名的“玻色-愛因斯坦凝聚”。在這種特異狀態(tài)下,原子的速度幾乎等于零,從而為實驗物理學(xué)家提供了一個獨一無二的新介質(zhì)。同時,它還是打開量子信息時代大門的一塊重要“敲門磚”。

為了得到玻色-愛因斯坦凝聚體,科學(xué)家們千方百計讓原子交出熱能,因為溫度越高,原子就越躁動不安。以前,科學(xué)家不得不使用大型的磁場線圈來“逼迫”原子就范,“僅磁場線圈就有半個柜式空調(diào)機大小,整套儀器加在一起,能占據(jù)半個房間?!鳖I(lǐng)銜該項目的中科院院士王育竹告訴記者,半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)為“定身”原子帶來了更簡單價廉的方法。

在一塊大拇指指甲蓋大小的芯片上,科技人員用激光在表面的鍍金層上,刻出一道Z型和U型的細線。這道環(huán)起的細線就成了原子難以逃脫的“囚室”:細線通電后,會在表面產(chǎn)生極強的磁場,使進入的原子懸空于其中,無法逃脫。同時,它還能通過一種“不平等交換”,讓原子在不知不覺中失去原有的熱能,直至冷卻到進入玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。

這次,利用這一方法,科學(xué)家觀測到了上千個銣原子在5秒內(nèi),在光刻線圈中進入“齊聲歌唱”的狀態(tài),使超冷原子氣體的溫度冷卻到0.0000003K(0℃為273.15K)?!皣H上已有多個國家擁有了芯片BEC,但在亞洲,我們是繼日本之后第二個實現(xiàn)芯片BEC的國家?!蓖跤窠榻B說,原子芯片提高了冷原子裝置的穩(wěn)定性、可靠性和便攜性,也為實現(xiàn)量子信息存儲前進了重要一步。“就像現(xiàn)在我們用電信號把數(shù)據(jù)寫入硬盤一樣?!?/P>

更可貴的是,該小組的4位年輕科學(xué)家在王育竹院士的帶領(lǐng)下,通過5年努力,建立了我國第一套集光、機、電于一體的原子芯片實驗裝置。

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