物理學(xué)家使激光束在真空中可見

波恩大學(xué)開發(fā)出一種新方法簡(jiǎn)化了量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)的超精確調(diào)整。

一束光只有當(dāng)它擊中物質(zhì)粒子并被它們散射或反射時(shí)才能被看到。因此，在真空中，它是看不見的。波恩大學(xué)的物理學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種方法，使激光束即使在真空下也能被可視化。這種方法也可以更容易地操縱單個(gè)原子所需的超精確的激光對(duì)準(zhǔn)。研究人員現(xiàn)在已經(jīng)在《應(yīng)用物理評(píng)論》雜志上展示了他們的方法，該研究論文題為“Gautam Ramola et al, Ramsey Imaging of Optical Traps”。

當(dāng)單個(gè)原子相互作用時(shí)，由于它們的量子行為，它們經(jīng)常表現(xiàn)出不尋常的行為。例如，這些效應(yīng)可以用來建造所謂的量子計(jì)算機(jī)，用來解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以解決的某些問題。然而，對(duì)于這樣的實(shí)驗(yàn)，必須將單個(gè)原子精確地調(diào)整到正確的位置。波恩大學(xué)應(yīng)用物理研究所的Andrea Alberti博士解釋說:“可以說，我們通過使用作為光傳送帶的激光束，達(dá)到了這一目的?！?/p>

這種光傳送帶包含無數(shù)的口袋，每個(gè)口袋里都能裝下一個(gè)原子。這些口袋可以隨意來回移動(dòng)，使原子可以被運(yùn)送到空間中的特定位置。如果你想讓原子向不同的方向移動(dòng)，你通常需要許多這樣的傳送帶。當(dāng)更多的原子被運(yùn)送到同一位置時(shí)，它們就可以相互作用。為了使這一過程在受控條件下進(jìn)行，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Gautam Ramola解釋說:“為了確保這種均勻性，激光重疊的精度必須達(dá)到微米級(jí)?！?/p>

因此，波恩的研究人員使用原子本身來測(cè)量激光束的傳播?！盀榱俗龅竭@一點(diǎn)，我們首先使用了一種特殊的激光，我們稱之為橢圓偏振光，” Alberti解釋道。當(dāng)原子用這種方法制備的激光束照射時(shí)，它們會(huì)以一種獨(dú)特的方式發(fā)生反應(yīng)，然后改變它們的狀態(tài)，這些變化可以非常精確地被測(cè)量到。

通過這種方法，研究人員成功地調(diào)整了四束激光，使它們?cè)谄谕奈恢孟嘟弧！霸谶^去，這樣的調(diào)整通常需要幾周的時(shí)間，而且你仍然不能保證已經(jīng)達(dá)到了最佳狀態(tài)，”Alberti說。“但現(xiàn)在，按照我們的方法，只需要一天就能完成。”

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