新技術讓激光束在真空中變得“清晰可見”

為(wei) 了進行量子實驗，需要將單個(ge) 原子精確地輸送到正確的位置。波恩大學應用物理研究所的研究負責人 AndreaAlberti說：“我們(men) 利用激光束——光傳(chuan) 送帶，來實現這一目標的”。

▲實驗裝置圖，中間是真空單元和嵌入其中的物鏡。四束激光中的兩束被畫出。圖中所示為兩個原子的熒光圖像。來源：波恩大學StefanBrakhane。

這條光傳送帶包含無數個“口袋”，每個口袋可以容納一個原子。這些口袋可以隨意前後移動，允許原子被運送到空間的特定位置。為了將原子向不同的方向移動，通常需要許多這樣的激光傳送帶。要使該過程可控，傳送帶的所有口袋必須具有相同的形狀和深度。

該研究的主要作者 GautamRamola說：“為了確保這種均勻性，激光必須以微米精度重疊，可以把這想象成你不得不從足球場的看台上瞄準一個激光指示器來擊中開球點上的一顆豆子，但這還不是最難的，實際上必須蒙著眼睛去做一切。”

量子實驗需要在近乎完美的真空中進行，但是在真空中激光束是不可見的。因此，研究小組利用原子本身來測量激光束的傳播。Alberti說： “為此，我們以一種特有的方式改變了激光——我們也稱之為橢圓偏振（ellipticalpolarization）。當原子被以這種方式製備的激光束照射時，它們會發生反應，以一種獨特的方式改變自身狀態。這些變化可以以非常高的精度測量。在這種情況下，每個原子都是一個記錄光束強度的小傳感器。通過檢查不同位置的數千個原子，我們可以將光束的位置確定在千分之幾毫米以內。通常來說，這樣的調整通常需要幾個星期才能完成，而且還不能保證達到了最佳狀態。但是按照我們的流程，我們隻需要一天左右的時間就可以高效完成。”

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