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為了進(jìn)行量子實(shí)驗(yàn)，需要將單個(gè)原子精確地輸送到正確的位置。波恩大學(xué)應(yīng)用物理研究所的研究負(fù)責(zé)人 AndreaAlberti說(shuō)：“我們利用激光束——光傳送帶，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的”。

▲實(shí)驗(yàn)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(gè)原子的熒光圖像。來(lái)源：波恩大學(xué)StefanBrakhane。

這條光傳送帶包含無(wú)數(shù)個(gè)“口袋”，每個(gè)口袋可以容納一個(gè)原子。這些口袋可以隨意前后移動(dòng)，允許原子被運(yùn)送到空間的特定位置。為了將原子向不同的方向移動(dòng)，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(shuō)：“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(chǎng)的看臺(tái)上瞄準(zhǔn)一個(gè)激光指示器來(lái)?yè)糁虚_球點(diǎn)上的一顆豆子，但這還不是最難的，實(shí)際上必須蒙著眼睛去做一切?！?/section>

量子實(shí)驗(yàn)需要在近乎完美的真空中進(jìn)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(lái)測(cè)量激光束的傳播。Alberti說(shuō)： “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(dāng)原子被以這種方式制備的激光束照射時(shí)，它們會(huì)發(fā)生反應(yīng)，以一種獨(dú)特的方式改變自身狀態(tài)。這些變化可以以非常高的精度測(cè)量。在這種情況下，每個(gè)原子都是一個(gè)記錄光束強(qiáng)度的小傳感器。通過檢查不同位置的數(shù)千個(gè)原子，我們可以將光束的位置確定在千分之幾毫米以內(nèi)。通常來(lái)說(shuō)，這樣的調(diào)整通常需要幾個(gè)星期才能完成，而且還不能保證達(dá)到了最佳狀態(tài)。但是按照我們的流程，我們只需要一天左右的時(shí)間就可以高效完成。”

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新技術(shù)讓激光束在真空中變得“清晰可見”