上海光機所在冷原子系綜的溫度快速測量和低溫組分篩選實驗研究中取得新進展

2022-08-08 18:45

來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所中科院量子光學重點實驗室冷原子物理研究團隊在冷原子系綜的溫度快速測量和低溫組分篩選實驗研究中取得新進展，對冷原子量子傳感和空間冷原子物理裝置等應用具有重要的意義，相關工作發表在Photonics Research。

在冷原子量子技術的研究中，通過光學手段進行冷原子熱運動相關的探測和操縱是一個重要課題。對于激光冷卻后獲得的堿金屬冷原子氣體，研究團隊通過針對原子內態的精準標記操作和對原子內態的近似無損連續光脈沖探測，實現了用小于1ms的探測時間對冷原子溫度進行確定性測量，并針對三維空間中的兩個橫向運動自由度從大約20μK的冷原子系綜中成功過濾出了溫度小于1μK的較冷原子組分。基于實現快速冷原子溫度測量的要求，研究團隊在抑制探測光振幅和相位噪聲的同時，通過桶探測形式的單個探測光脈沖提供的信息以解析原子的擴散動力學。進而，當擴散時間持續到幾十毫秒時，即當原子的速度差轉化為較為顯著的位置差時，較冷原子組分的分離也是可以實現的。此外，與位置相關的標記過程可以進一步改進為與速度相關的標記過程，基于這一轉變，研究團隊在冷原子系綜中開展了模擬麥克斯韋妖模型的實驗并研討了相關過程中熵的產生與流向。