伯明翰大学 具有介质亚表面光学芯片的冷原子器件示意图
学分:科学进步(2020)
伯明翰大学领导的英国量子技术中心传感器和计时研究人员开发了一种缩小量子传感系统中使用的设备的方法
传感设备有大量的工业用途，从进行地面勘测到监测火山
致力于提高这些传感器性能的科学家现在正在使用基于冷原子的量子技术来提高它们的灵敏度
然而，实验室使用量子技术开发的机器笨重且难以运输，使得目前的设计不适合大多数工业用途
研究小组使用了一种新的方法，可以使量子传感器缩小到目前尺寸的一小部分
这项研究是由伯明翰大学和中国科技大学领导的国际团队与德国帕德伯恩大学合作进行的
他们的结果发表在《科学进展》上
目前用于传感设备的量子技术是通过精细控制激光束在超低温下设计和操纵原子来工作的
为了做到这一点，原子必须被装在一个真空密封的室内，在那里它们可以被冷却到所需的温度
仪器小型化的一个关键挑战是减少激光束所需的空间，激光束通常需要成三对设置成一定角度
激光通过向运动的原子发射光子来冷却原子，降低其动量，从而冷却原子
新的发现显示了一种新的技术如何被用来减少激光传输系统所需的空间
这种方法使用被称为光学亚表面的装置——可以用来控制光线的人造结构
亚表面光学芯片可以被设计成将一束光衍射成五束独立的、平衡的、均匀的光束，用于过冷原子
这种单芯片可以取代目前构成冷却系统的复杂光学器件
在过去的几年里，亚表面光子器件激发了一系列新的研究活动，这是研究人员第一次能够证明它在冷原子量子器件中的潜力
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这项研究的主要作者连玉红说:“英国量子技术中心的使命是提供可被工业采用和使用的技术
设计足够小、便于携带或适合工业过程和实践的设备至关重要
这种新方法代表了这种方法向前迈出的重要一步
" 该团队已经成功生产出一种光学芯片，其测量值仅为0
5毫米宽，为未来的传感设备提供了一个大约30立方厘米的平台
下一步是优化平台的尺寸和性能，为每个应用提供最大的灵敏度
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