中国科大首次实现芯片集成的冷原子磁光阱系统

集微网消息，近日中国科大郭光灿院士团队与卢征天教授合作，将独立设计的磁场芯片与光栅芯片结合，实现了基于双芯片的冷原子磁光阱系统，在芯片化冷原子系统上取得新进展。

图片来源：中国科大

据悉，基于光栅芯片的磁光阱极大地简化了传统磁光阱中六束空间光的入射系统，体积小，重量轻，光窗口丰富，可扩展性高，在移动式量子精密测量系统、集成化量子计算系统中有强大的潜力。然而对于磁光阱的另一重要组成部分——磁场线圈，大家仍然只能采用三维的线圈对来实现。如果磁场线圈的尺寸较大，则需要更粗的导线和更强的电流来实现所学的磁场梯度，功耗大，发热严重。如果将线圈的尺寸减小，则线圈可能会严重阻碍光路，减小可供使用光学窗口大小。

为解决这一问题，邹长铃课题组与卢征天教授合作，提出了一种全新的平面化磁场线圈构型，仅需一块3cm×3cm的芯片即可产生磁光阱所需的四极磁场。基于中国科学技术大学的微纳加工中心，他们自主设计和加工了相互匹配的磁场芯片与光栅芯片，并基于此成功地俘获了超过10⁶个低温⁸⁷Rb原子，证明了这个新颖构型的实用性。

中国科大官方介绍显示，这两种芯片尺寸小，重量轻，功耗低，腾出了更多的光学窗口。他们的使用也非常方便，可以将两块芯片叠在一起，仅需用透明胶固定在真空的玻璃窗口外面，通过单束激光入射即可俘获冷原子。其中，磁场芯片只需6.4W即可驱动，有望用便携蓄电池供电，推动了小型磁光阱系统的进一步集成。（校对/小北）