美科學家找到新的里德伯原子阱

　　在一項有望幫助人們打造快速量子計算機的研究成果中，美國密歇根大學物理學家發現了更加理想的里德伯（Rydberg）原子阱。在量子信息處理或高精度光譜學方面，新的里德伯原子阱優于其他原子阱。研究結果發表于《物理評論快報》（PRL）。

　　里德伯原子是指處于高激發態（或接近離子狀態）的原子，這時的原子大小比其處于基態時的要大數千倍。由于尺寸巨大，里德伯原子間的相互作用要比正常原子的強100萬倍。這正是為何里德伯原子可以用于更快的量子電路的原因。

　　密歇根大學物理系教授格奧爾格·瑞瑟爾和同事開發的里德伯原子阱是一個由相干激光束組成的光學晶格（optical lattice）。他說，與其他的里德伯原子阱相比，光學晶格能夠讓原子的能級位移最小化，這對原子的應用來說是十分重要的。

　　瑞瑟爾他們以軟金屬銣為研究對象。該金屬在室溫時，原子的速度與聲速相當，約每秒300米。實驗中，他們利用激光將原子進行冷卻，使原子的速度下降到每秒10厘米，相當于蚊子的飛行速度。瑞瑟爾的同事說，他們利用冷卻激光結合磁場的方法捕捉到基態的銣原子，隨后將這些原子激發成里德伯原子，并借助由高強度相干激光束形成的光學晶格所產生的“有質動力”，成功地將金屬銣的里德伯原子捕捉住。簡單講，就是激光組成的光學晶格捕捉到了處于高激發態的整個銣原子。

　　利用“微波頻譜”技術，研究人員分析了光學晶格對金屬銣的里德伯原子的影響。他們表示，從本質上講，他們在實驗中能夠追蹤原子的運動，知道它們是處在電磁場中阱的底部還是在阱的周圍漫游，而這能夠讓他們優化光學晶格的性能。