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蜂窝晶格中超冷原子的示意图
单个晶格位置可以用量子放大镜来分辨
信用:UHH/菲利克斯·赫波特 汉堡大学激光物理研究所的研究人员开发了一种新的量子气体显微镜技术，现在可以对三维量子系统成像
在《自然》杂志上，他们报道了这种新方法，可以用来探索全新的制度
在量子模拟中，研究人员在实验室研究一个受控的量子系统，以了解另一个受控程度较低的系统的物理特性
例如，人们利用激光驻波中捕获的超冷原子来模拟固态材料中的电子物理，并获得对其量子相位的新见解
除了系统的受控准备，成像也是至关重要的
例如，量子气体显微镜允许检测量子系统中的所有粒子，从而允许使用任意相关函数来表征状态
该技术基于通常为半微米间隔的晶格位置的光学分辨率，因此以前受限于二维系统的景深
在汉堡博士领导的研究人员开发的新方法中
克里斯托夫·魏登伯格和教授
克劳斯·森斯托克(Klaus Sengstock)两人也在卓越星系团“CUI:物质的高级成像”中进行研究，这一点现在被克服了，三维系统的分辨率也成为可能
为此，科学家们使用了所谓的物质波光学
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，将超冷原子本身的密度分布放大高达90倍
在这种放大之后，原子的光学成像就可以简单地进行，而不受衍射或景深的限制
物质波光学是基于谐波陷阱形式的透镜，打开四分之一周期，随后原子自由膨胀
这两个过程导致了真实空间和动量空间之间的转换，并且结合起来导致了放大图像
研究人员使用新技术来研究光学晶格中超冷铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚体
通过这种方式，他们可以对玻色-爱因斯坦凝聚的相变进行特别精确的测量
接下来，研究人员希望进一步开发新的显微镜技术
这应该可以在每个晶格位置只有几个原子的情况下单独检测所有原子
此外，通过修改物质波光学，不仅可以测量密度，而且可以以空间分辨的方式测量系统的相干特性
卢卡·阿斯忒瑞亚和他的同事们开发了这项技术，他解释说:“有了这项显微技术，我们可以探索以前无法进入的全新领域
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