新的冷原子源技术可实现便携式量子设备

冷原子源设计

研究人员设计了一种冷原子源,使用四个镜子像金字塔一样布置,并以允许它们像花的花瓣一样滑动过去的方式放置。这在金字塔的顶部产生了可调节孔,通过该孔被推出。图像显示渲染。信誉:克里斯托弗脚,牛津大学

技术进步可以实现基于空间的原子钟,改善通信和GPS导航。

虽然量子技术已经证明了高精度的计时,但使这些技术在各种环境中使用仍然是一个关键挑战。在迈向便携式量子器件的一个重要步骤中,研究人员开发了一种新的高通量和紧凑的冷原子源,功耗低,可以成为许多量子技术的关键组成部分。

“The use of quantum technologies based on laser-cooled atoms has already led to the development of atomic clocks that are used for timekeeping on a national level,” said research team leader Christopher Foot from Oxford University in the U.K. “Precise clocks have many applications in the synchronization of electronic communications and navigation systems such as GPS. Compact atomic clocks that can be deployed more widely, including in space, provide resilience in communications networks because local clocks can maintain accurate timekeeping even if there is a network disruption.”

在光学学会(OSA)期刊中光学表达,S. Ravenhall,B. Yuen和脚描述了在牛津,U.K的工作。为了展示冷原子源的全新设计。新设备适用于各种冷原子技术。

“在这个项目中,我们采取了一款我们为研究目的而设计的设计,并将其开发成一个紧凑的设备,”脚说。“除了计时应用外,紧凑的冷原子器件还可用于重力映射,惯性导航和通信的仪器,以及在暗物质和引力波等研究应用中研究物理现象。”

用光冷却原子

虽然它看起来逆行,但是通过施加减速原子的力来使激光冷却到极低的温度。该过程可用于创建冷 - 原子源,该冷原子源产生,该光学源产生指向用于计时或检测重力波的精度测量的区域的激光冷却原子束。

寒冷的原子源照片

研究人员设计了一种冷原子源,使用四个镜子像金字塔一样布置,并以允许它们像花的花瓣一样滑动过去的方式放置。这在金字塔的顶部产生了可调节孔,通过该孔被推出。此图像描绘了该设备。信誉:克里斯托弗脚,牛津大学

激光冷却通常需要镜子的复杂布置,以在所有方向上真空闪光到原子上。在新工作中,研究人员创造了一种完全不同的设计,只使用四个镜子。这些镜子像金字塔一样布置,并以允许它们像花的花瓣一样滑动的方式放置,以在金字塔的顶部产生孔,通过该孔被推出。可以调节该孔的尺寸以优化各种应用的冷原子的流动。金字塔布置反映了通过单个视口通过单个视口进入真空室的单个进入激光束的光,从而大大简化了光学器件。

通过抛光金属并施加介电涂层,产生位于冷原子源的真空区域内的镜子。“这种设计的可调节性是一个完全新的功能,”脚说。“从四个相同的抛光金属块中创建金字塔简化了组件,可以在没有调整机制的情况下使用。”

更好地测量更多的原子

为了测试其新的冷原子源设计,研究人员构建了实验室设备,以完全表征通过金字塔顶点的孔发出的原子的磁通量。

“我们证明了铷原子的异常助焊剂,”徒步说。“大多数冷原子设备采用测量,以便使用所用原子数。因此,具有较高助焊剂的源可以用于提高测量精度,提高信噪比或帮助实现更大的测量带宽。“

研究人员称,新来源适合商业应用。由于它具有少量组件和少数装配步骤,因此缩放生产以产生多个副本将是简单的。

参考:“高通量,可调,紧凑的冷原子源”由Sean Ravenhall,Benjamin Yuen和Chris Foot,21六月二十一六月,光学表达
DOI:10.1364 / OE.423662

是第一个评论在“新的冷原子源技术”上启用便携式量子设备“

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