Patente de tecnología de campo magnético
Las trampas magnetoópticas pueden enfriar y capturar vapores atómicos y tienen amplias perspectivas de aplicación en la física atómica moderna. El conjunto de átomos fríos obtenido por la trampa magnetoóptica es la base necesaria para realizar qubits de largo tiempo de coherencia y, sobre esta base, realizar aplicaciones como la medición de precisión cuántica, la simulación y el cálculo cuánticos.
Sin embargo, los sistemas de trampa magnetoóptica tradicionales están sujetos a algunas limitaciones en aplicaciones escalables adicionales, como la alineación de haces multicanal en el espacio libre, enormes bobinas anti-Helmholtz y una estricta coincidencia del campo magnético y centros de campo de luz esperar. Por lo tanto, la forma de realizar un sistema de trampa magnetoóptica miniaturizado o incluso basado en un chip ha despertado un amplio interés internacional. Entre ellos, la trampa magnetoóptica basada en chips de rejilla simplifica enormemente el sistema incidente de seis haces de luz espacial en las trampas magnetoópticas tradicionales. No solo es de tamaño pequeño, liviano, rico en ventanas ópticas y altamente escalable. pero también juega un papel importante en los sistemas móviles de medición de precisión cuántica y en los sistemas integrados de computación cuántica. Hay un enorme potencial en los sistemas de computación cuántica.
Pero otra parte importante de la trampa magnetoóptica, la bobina de campo magnético, antes solo podía realizarse con bobinas tridimensionales. Si el tamaño de la bobina del campo magnético es grande, se necesitan cables más gruesos y una corriente más fuerte para lograr el gradiente de campo magnético requerido, lo que resulta en un alto consumo de energía y un calentamiento grave. Si se reduce el tamaño de la bobina, ésta puede obstruir gravemente el paso de la luz y reducir el tamaño de la ventana óptica disponible.
Por lo tanto, el equipo del académico Guo Guangcan, Zou Changling y el profesor Lu Zhengtian colaboraron para proponer una nueva configuración de bobina de campo magnético plano que solo requiere un chip de 3 cm para producir el cuadrupolo requerido para la trampa magnética magnetoóptica. campo. Con base en el Centro de Procesamiento Micro-Nano de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, diseñaron y procesaron de forma independiente chips de campo magnético y chips de rejilla compatibles. En base a esto, capturaron con éxito más de 106 átomos de 87Rb de baja temperatura, lo que demuestra su practicidad. de esta nueva configuración del sexo. Combinaron chips de campo magnético y chips de rejilla de diseño propio para crear un sistema de trampa magnetoóptica de átomos fríos de doble chip. Los resultados se publicaron recientemente en línea en la revista Physical Review Applied.
Los dos chips diseñados por el citado equipo son de pequeño tamaño, ligeros y de bajo consumo, liberando más ventanas ópticas. Además, también es muy cómodo de usar. Los dos chips se pueden apilar juntos y solo es necesario fijarlos con pegamento transparente fuera de la ventana de vidrio al vacío, y la incidencia de un solo rayo láser puede capturar los átomos fríos. Entre ellos, el chip de campo magnético de 6,4 W (vatios) puede funcionar y se espera que funcione con una batería portátil, lo que promoverá una mayor integración de pequeños sistemas de trampas magnetoópticas.
El equipo exploró más a fondo la relación entre el rendimiento de la trampa magnetoóptica y varios parámetros bajo la nueva configuración. Los investigadores observaron en experimentos que a medida que aumenta la corriente del campo magnético, la cantidad de desafinación del campo de luz óptimo local aumenta de forma aproximadamente lineal. Basándose en la configuración del nivel de energía de los átomos, el equipo de investigación propuso que esto puede deberse a una reducción en el tamaño del campo magnético. El experimento confirmó esta nueva característica de la regulación de las trampas magnetoópticas, que fácilmente se pasa por alto en las tres tradicionales. -Configuración de bobina grande dimensional. Este estudio no sólo observó este importante fenómeno físico en el experimento, sino que también obtuvo una nueva comprensión del rendimiento de la trampa magnetoóptica.
El revisor comentó: "Creo que este trabajo atraerá la atención en los sectores atómico, molecular y óptico (AMO), donde las tecnologías de trampa magnetoóptica (MOT) de rejilla y micro MOT se están volviendo cada vez más importantes. Este trabajo ha tenido un impacto real. impacto y está estrechamente relacionado con aplicaciones prácticas”.
Chen Liang, estudiante de posgrado en el Laboratorio Clave de Información Cuántica de la Academia de Ciencias de China, es el primer autor del artículo, y el profesor Zou Changling es el autor del artículo. El trabajo de investigación anterior fue apoyado por el Proyecto Nacional Clave de Investigación y Desarrollo, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales, los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales y el Proyecto Abierto del Laboratorio Estatal Clave de Supervisión del Mercado (Parámetro de Medición de Tiempo, Frecuencia y Gravedad). Los resultados relevantes han sido patentados y autorizados.
Revisión: Ding Xiao