波恩大學(xue)開發出一種新方法簡化了量子光學(xue)實驗的超精確調整。

一束光(guang)(guang)只有當(dang)它(ta)(ta)擊中物質粒子并(bing)被(bei)它(ta)(ta)們散射(she)或(huo)反射(she)時才能被(bei)看(kan)到。因此(ci)，在(zai)真空中，它(ta)(ta)是看(kan)不見的。波恩大學(xue)的物理學(xue)家們現在(zai)已經(jing)開發出一種(zhong)方(fang)法，使(shi)激光(guang)(guang)束即使(shi)在(zai)真空下(xia)也能被(bei)可視化。這種(zhong)方(fang)法也可以更容(rong)易地操(cao)縱單(dan)個原子所需的超精(jing)確(que)的激光(guang)(guang)對準(zhun)。研究(jiu)人員現在(zai)已經(jing)在(zai)《應(ying)用物理評論(lun)》雜志上展(zhan)示了(le)他(ta)們的方(fang)法，該研究(jiu)論(lun)文題為“Gautam Ramola et al, Ramsey Imaging of Optical Traps”。

當單個(ge)原子(zi)相互作用(yong)時，由(you)于它(ta)們(men)的(de)(de)(de)量子(zi)行為(wei)，它(ta)們(men)經常表現出不尋常的(de)(de)(de)行為(wei)。例(li)如(ru)，這些效應可以(yi)用(yong)來建造所謂的(de)(de)(de)量子(zi)計算機(ji)(ji)，用(yong)來解決傳統(tong)計算機(ji)(ji)難以(yi)解決的(de)(de)(de)某些問題。然而，對于這樣(yang)的(de)(de)(de)實驗，必須將單個(ge)原子(zi)精(jing)確(que)地(di)調(diao)整到正確(que)的(de)(de)(de)位置。波恩大學應用(yong)物理研究所的(de)(de)(de)Andrea Alberti博(bo)士解釋說:“可以(yi)說，我們(men)通過使用(yong)作為(wei)光傳送帶的(de)(de)(de)激光束(shu)，達(da)到了這一目的(de)(de)(de)。”

這(zhe)種(zhong)光傳送(song)帶(dai)包含無數(shu)的(de)(de)(de)口袋，每個口袋里都能裝(zhuang)下一個原子。這(zhe)些口袋可(ke)(ke)以(yi)隨意來回移動，使(shi)(shi)原子可(ke)(ke)以(yi)被運(yun)送(song)到(dao)空間中(zhong)的(de)(de)(de)特定位(wei)置。如果(guo)你想(xiang)讓原子向不同的(de)(de)(de)方向移動，你通常需要許多這(zhe)樣的(de)(de)(de)傳送(song)帶(dai)。當更多的(de)(de)(de)原子被運(yun)送(song)到(dao)同一位(wei)置時，它們就可(ke)(ke)以(yi)相互作用。為了(le)使(shi)(shi)這(zhe)一過(guo)程(cheng)在(zai)受控條件下進行，傳送(song)帶(dai)的(de)(de)(de)所有口袋必(bi)須具有相同的(de)(de)(de)形(xing)狀和深度。該研究的(de)(de)(de)主要作者Gautam Ramola解釋(shi)說(shuo):“為了(le)確保這(zhe)種(zhong)均勻性，激光重疊的(de)(de)(de)精度必(bi)須達到(dao)微米級。”

因(yin)此(ci)，波恩的(de)研究人(ren)員使用(yong)原(yuan)子本身來測量激(ji)光束(shu)的(de)傳播。“為了做到(dao)這一點，我們首先使用(yong)了一種特殊的(de)激(ji)光，我們稱之為橢(tuo)圓(yuan)偏振(zhen)光，” Alberti解釋道。當(dang)原(yuan)子用(yong)這種方(fang)法制(zhi)備(bei)的(de)激(ji)光束(shu)照射時(shi)，它(ta)們會以一種獨特的(de)方(fang)式發生反應，然后改變它(ta)們的(de)狀態，這些變化可以非(fei)常精確地被測量到(dao)。

通過這種(zhong)方法，研(yan)究人員成(cheng)功(gong)地調(diao)整了四束(shu)激(ji)光，使(shi)它(ta)們在期(qi)望的位置相交。“在過去，這樣(yang)的調(diao)整通常需要幾周(zhou)的時間，而且(qie)你仍然(ran)不能(neng)(neng)保(bao)證已經(jing)達到了最佳狀態，”Alberti說。“但現在，按照我們的方法，只需要一(yi)天就能(neng)(neng)完成(cheng)。”

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