《美国NIST开发出紧凑型激光冷却原子阱,可促进量子计算设备小型化》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2021-03-05
  • 据科技纵览杂志网站2月8日消息,美国国家标准与技术研究院(NIST)研究人员开发出紧凑型激光冷却原子阱,有望促进量子计算设备小型化。在量子计算设备中,通常需要使用激光冷却设备捕获原子并将其冷却至接近绝对零度。然而,这类设备通常体积庞大且能耗较高。NIST研究人员开发出一款长度为15厘米的激光冷却原子阱。该设备包括发射激光束的光子集成电路、衍射光栅芯片和分光器三个部分,可产生激光束并将其加宽,最后将光束分离以撞击原子,在磁场的协同下将原子捕获并冷却。由于该设备及其组件是扁平的,因此有望集成于芯片,促进芯片级的量子计算设备推出。

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    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-02-17
    • 哈佛大学约翰•A•保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员展示了一种紧凑型太赫兹激光器,在室温下工作,可以产生 120个单独频率,跨越 0.25 至 1.3 太赫兹范围,比以前的太赫兹光源宽得多,该设备是同类产品中的第一款,将之前难以到达的电磁频谱区域引入日常应用。该研究发表在 APL Photonics上。 这是一项产生太赫兹辐射的领先技术,由于其紧凑、高效、宽调谐范围和室温操作,这种激光器有潜力成为弥合太赫兹差距的关键技术,用于成像、安全或通信。 图注,实验装置的示意图。镀金硅片用作分束器,将一小部分泵浦光反射到参考气体电池中,而其余部分则进入太赫兹腔 太赫兹频率范围位于微波和红外光之间,目前大多数太赫兹光源要么非常笨重,效率低下,要么依赖低温设备来产生这些难以捉摸的调谐有限的频率。2019 年,卡帕索集团与麻省理工学院,美国陆军合作,开发了一个原型,证明太赫兹频率源可以是紧凑的、室温下操作且可广泛调谐。这项合作结合了 QCL 泵和一氧化二氮分子激光器的功能。目前的工作使该原型的调谐范围增加了三倍多。除其他进展外,这种新型激光器用甲基氟化物取代了一氧化二氮,甲基氟化物是一种与光场发生强烈反应的分子。 “这种化合物非常擅长吸收红外线和发射太赫兹,”SEAS 的研究生、该论文的第一作者 Arman Amirzhan 说。 “通过使用无毒的甲基氟,我们提高了激光的效率和调谐范围。” “甲基氟作为太赫兹激光器已经使用了近 50 年,但当它被体积庞大的二氧化碳激光器泵浦时,它只会产生几个激光频率,”美国陆军光学科学高级技术专家 Henry Everitt 说。“我们报告的两项创新,一个由量子级联激光器泵浦的紧凑型激光腔,结合起来使甲基氟能够在数百条线上产生激光。”研究人员表示,这种激光器有可能成为有史以来设计的最紧凑的太赫兹激光器之一。该团队的目标是使其更加紧凑。 SEAS 的研究助理兼首席研究员 Paul Chevalier 说:“太赫兹频率范围内,体积不到一个立方英尺的设备,将在短程通信、短程雷达、生物医学和成像方面有更多的应用。” DRS Daylight Solutions 高级副总裁兼总经理、该论文的合著者 Timothy Day 说,“成熟、紧凑的量子级联激光器与分子激光增益介质相结合,形成了一个非常强大的太赫兹激光平台,其应用从基础研究到太赫兹分子检测和成像、太赫兹通信和安全等等”。