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发信人: foxpp (贪玩又自由的风筝), 信区: other
标  题: 芯片上的低能原子(zz)
发信站: 听涛站 (2001年10月28日00:34:25 星期天), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com

2001-10-26：芯片上的低能原子

    德国的物理学家找到了一种方法来探索量子机制的神秘，他们用
微电子芯片把低能原子气团保持在芯片上空，这种技术最终也可能走
向实际应用。

    慕尼黑大学的Jakob Reichel与他的合作者制作了一种原子芯片。
这种芯片可以激发并且操纵一种特殊的物质态――玻色-爱因斯坦凝
聚。而在以前，是通过激光或者磁场的办法来冷却原子并维持原子气
团。

    当电流通过原子芯片的线圈时，可以产生一个1毫米宽左右的局域
磁场，这个磁场可以把约1600个Ru原子组成的气团束缚在芯片上空，
大概0.1毫米宽的面积内。

    量子机制决定这些原子会有波动性质。通常每个原子波都互相独
立，只有在玻色－爱因斯坦凝聚下这些波动才会同步，这时称这些原
子量子态是一致的。当处于凝聚态时，不仅仅是原子的简单聚集，而
是所有原子结成整体，可以看成是超级原子，是一种包含了许多同样
微粒的波函数。

    在当今的技术工艺下，凝聚态可以在非常微小的结构中形成，这
有助于电子设备的小型化。
    原子的波函数可以注入信息，编码成量子位（就像现有计算机的
0，1一样）。这可以促成量子计算机的产生，它比电子模式的计算机
要强有力得多。

    人们想要控制和操作玻色－爱因斯坦凝聚态是有很重要原因的。
它可以让人们改变对量子理论的一知半解，加深对诸如量子脱散（量
子态受环境干扰时产生的一种作用）这类问题的认识。

    有了原子芯片以后，对上述问题的研究变得容易了。芯片把原子
云束缚在如此紧密的势阱和如此细小的区域，从而可以因为具体实验
的要求来设计原子云的特性。

    为了计算和测量原子的量子波动，当然不仅仅只需要用势阱束缚
住原子，我们还需要把原子的凝聚状态不断从一个位置移到另一个位
置。

    Reiche与他的伙伴们做到了这一点。他们在线圈上加上振荡电流，
产生环绕磁场，这个磁场可以拖动原子云。这种技术最终可以让原子
云在芯片上移动，就像现在的电子在传统Si芯片上移动一样。

Nature science update,
Edited by ustc-angle


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