德國漢斯多爾夫，2020年10月14日訊——當您無法親眼看到正在研究的系統(tǒng)都由哪些組件構成時，如何確保研究的順利進行?這其實就是研究離子晶格中電子的量子行為所面臨的挑戰(zhàn)。加州大學圣地亞哥分校物理系提出的解決方案是建造一個稍大一些的模型，并將用于原子觀察的組件移至一個光學晶格中。然而，實現(xiàn)該解決方案的挑戰(zhàn)是如何將原子冷卻到絕對零度，然后用激光脈沖將其轉變?yōu)槿切尉Ц窠Y構。這就要求激光脈沖具備超強的精準性，并且在控制激光束信號時做到無噪音。為了實現(xiàn)這一目標，Spectrum儀器所推出的M4i.6622-x8任意波形發(fā)生器成為了首選。

Spectrum 儀器AWG卡 M4i.6622-x8: 4通道，速度625 MS/s

負責該項目研究的副教授Julio Barreiro博士解釋道:“為了操縱單個原子，我們需要從每一個激光脈沖中精準的釋放出準確的能量。一位在加州理工學院的同事向我推薦Spectrum儀器生產(chǎn)的高精準度AWG。此前，他曾在研究中使用這款AWG移動單個原子。這種超精準和無噪音的產(chǎn)品表現(xiàn)正是我們迫切需要的，否則我們將無法在研究中移動原子。更糟糕的是如果無法降低噪音，還會使原子升溫?！?

真空實驗環(huán)境

首先，需要將真空室中的幾百萬個鍶原子冷卻到幾百納米學位以內的絕對零度。其次，利用激光脈沖將超冷原子移動到如同煎餅一樣的平板上。第三步，將三束激光置于同一平面，彼此間距為120度，然后依次發(fā)射來推動原子形成同步的三角形圖案。這些跳躍的原子模擬了離子晶格中電子的量子行為。Barreiro博士補充道：“這為我們提供了量子行為模型，使我們能夠通過超靈敏的相機觀察到不斷變化的狀況，進而將我們的預測結果和計算機在現(xiàn)實中的模擬情況進行比對。這是我們此前無法在電子級別中實現(xiàn)的。”為了進行尺寸比較，該模型能夠在500nm的尺寸下工作，而晶格中的電子僅為埃。在一個三角晶格中，原子精確和協(xié)調的移動是由多通道輸出的Spectrum AWG控制多個三聯(lián)激光頻率實現(xiàn)的。

激光束的運作

這項藍天研究成為了第二次量子革命的一部分，其應用范圍包括量子計算機材料中的量子效應研究，以及量子化學的分子結構，這些材料可用于新藥物的創(chuàng)造。

Barreiro博士 (圖右) 監(jiān)測實驗過程

Barreiro博士表示:“Spectrum儀器的AWG輸出質量卓越，性價比也非常高。我們對比了市場同類型的卡片解決方案，其精準度和超低噪音性能遠達不到我們的要求。雖然大廠商提供的獨立設備解決方案和Spectrum儀器的性能不相上下，但是因為是包含電源、控制系統(tǒng)和屏幕的整體設備，價格十分昂貴。Spectrum卡的價格僅為其三分之一，且僅需要搭配一臺幾百美元的電腦即可使用。Spectrum儀器公司的解決方案可以精準的滿足我們對性能的需求，而且還能通過Spectrum儀器提供的軟件在電腦進行編程，完美符合了我們的需求?！?

Spectrum首席技術官Oliver Rovini補充道:“全球各大科研院所是我們的主要市場之一，因為Spectrum儀器旗下的AWG和數(shù)字化儀無論從質量和精準度都能夠完美的符合其需求。我們對產(chǎn)品非常有信心，這不僅源于我們領先的技術，還源于我們提供的五年質保。此外，Spectrum儀器提供的均為模塊化產(chǎn)品，因此我們能夠根據(jù)客戶的需求量身打造解決方案。最重要的是，我們的產(chǎn)品非常符合長期項目的需求，在用戶使用期間能夠靈活的更換卡片以適應其需求。這也是歐洲核子研究組織(CERN)和德國DESY選擇我們的重要原因?！?