按需原子

量子计算的前景在很大程度上仍然是理论性的。可以肯定的是，原子在量子领域中表现出的独特方式，例如彼此纠缠，为科学家提供了全新的计算方法。但是，物理学家必须首先学习在这个世界中物理地操纵原子，然后才能将它们投入使用。为此，波恩大学的一个团队最近取得了重大进展，展示了如何将固定数量的原子从一种激光阱转移到另一种激光阱。他们在10月30日出版的《物理评论快报》上报告了他们的发现。

迪特尔·梅谢德、维克托·戈默及其同事将中性铯原子从磁光阱 (MOT) 转移到光二极管阱，其精度达到了前所未有的程度。磁光阱 (MOT) 通过来自多个激光器的辐射压力，利用磁场捕获原子。原子从激光器中吸收光子，并以随机方向重新发射它们，直到它们减速到足以在场中心稳定下来。光二极管阱更温和地抓住原子，使用单激光的振荡电场来极化原子并将它们吸引到光束的焦点。在这种阱中，原子更安静——并且准备好被操纵——因为光束可以被调谐到原子不吸收光子的频率。

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为了完成这种转移，波恩团队创建了一个特别小的磁光阱 (MOT)——其尺寸与他们的光二极管阱相当。然后，他们对准了阱的中心，并在磁光阱 (MOT) 中隔离了几个 10 微米宽的团块中的铯原子。一个灵敏的光子探测器测量了被捕获原子的荧光发射，揭示了它们的精确数量。（在重复实验中，这个数字通常在 1 到 10 之间。）接下来，该小组打开了光二极管阱，并在几毫秒内关闭了磁光阱 (MOT)。所有原子都仍然悬浮在第二个激光阱中；当重新打开磁光阱 (MOT) 时，荧光发射表明没有原子丢失。

该团队现在计划尝试将原子再移动几毫米到另一种设备中，但一些科学家已经对第一步感到高兴。“这是量子力学的终极体现，”开创了光二极管阱的亚瑟·阿什金说道，他现在已从贝尔实验室/朗讯科技退休。“我认为科学界会对此趋之若鹜。”