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  • 首臺量子氣體顯微鏡可對單個鍶原子成像
    發布時間:2024.04.25        閱讀次數:

    在一項最新研究中,西班牙巴塞羅那科學技術學院(ICFO)科學家建造了全球首臺能對鍶量子氣體內單個原子成像的顯微鏡,并以希臘神話中雪神的名字命名為“喀俄涅”(QUIONE)。這臺量子氣體顯微鏡有望用于模擬更復雜材料,揭示新的物質狀態,也可用于量子模擬,解釋當前計算機無法回答的問題。相關論文發表于最新一期《物理學評論X輯·量子》上。


    量子物理學需要借助高精度傳感技術來深入研究材料的微觀特性。量子氣體顯微鏡能檢測單個原子,生成分辨率非常高的量子氣體圖像,是從原子水平理解量子系統的強大工具。


    量子氣體顯微鏡裝置目前主要依賴鋰和鉀等堿性原子,但與鍶等堿性原子相比,鋰和鉀的光譜性質更簡單,這意味著鍶能提供更多信息。此外,鍶的獨特性質也使其在量子計算和量子模擬領域備受關注。例如,鍶原子云可用作原子量子處理器,解決當前經典計算機無法處理的問題。


    鑒于鍶量子模擬的巨大潛力,ICFO科學家著手構建量子氣體顯微鏡。為此,他們首先利用激光降低鍶氣體溫度。在短短幾毫秒內,使其溫度降至幾乎絕對零度。在此條件下,原子行為受量子力學定律支配,表現出量子疊加和糾纏等新特征。隨后,他們利用特殊激光激活了光學晶格,使原子沿空間排列成網格。最后,研究人員用顯微鏡拍攝圖像,最終可逐個原子地觀察鍶量子氣體,“喀俄涅”構建完成。


    他們使用該顯微鏡確認鍶氣體是一種超流體,即一種沒有黏性的量子物質相。


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