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《普渡大学的研究人员捕获原子以制造用于量子网络的光子晶体管》

  • 来源专题：计量基标准与精密测量
  • 编译者： 李晓萌
  • 发布时间：2024-08-16

  • 近日，普渡大学的研究人员成功地将铯原子捕获到集成光子电路上，该光子电路的功能相当于光子的晶体管，类似于电子晶体管控制电信号的方式。这项由Chen-Lung Hung副教授领导的突破，发表在《Physical Review X》期刊上，展示了使用冷原子集成纳米光子电路构建量子网络的潜力。

    “我们开发了一种技术，使用激光来冷却并密集捕获集成在纳米光子电路上的原子，其中光在一个细小的光子'线'中传播，或者更准确地说，在一条比人的头发细 200 多倍的波导管中传播，”Hung解释说，他也是普渡大学量子科学与工程研究所的成员。

    Hung解释说，这些原子被“冻结”到零下459.67华氏度，或仅比绝对零度高0.00002度，基本上处于静止状态。在这种极低的温度下，原子可以被瞄准光子波导的“牵引光束”捕获，并放置在比光的波长短得多的距离上——大约 300 纳米或者相当于病毒的大小。在这个距离下，原子可以非常有效地与限制在光子波导管内的光子相互作用。

    Hung进一步提到，他们使用Birck纳米技术中心最先进的纳米加工仪器，将光子波导管设计成直径约为30微米（比人类头发的直径小三倍）的圆形，以创建微环谐振器。然后，光将在微环谐振器内循环，并与被捕获的原子相互作用。

    该研究表明，这些被捕获的原子能够控制光子在电路中的传播，从而根据原子的状态允许或阻止光子的传输。如果原子处于正确的状态，光子就可以通过电路传输。如果原子处于另一种状态，光子就会被完全阻挡。原子与光子的相互作用越强，这个门就越有效。这个平台可以为未来的量子计算和光&物质相互作用的新实验铺平道路。

    该项目的所有团队都位于普渡大学，多年来一直在推进这一领域研究，并继续探索新的研究方向，包括高效的原子冷却和电路捕获。

  • 原文来源：https://www.physics.purdue.edu/news/2024/0711_hung_photoncircuit.html
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