美国DARPA资助原子蒸汽科学项目

作者: 2022-02-07 16:19 来源:
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93日,美国国防高级研究计划局(DARPA)发布了用于新技术的原子蒸汽科学SAVaNT)项目[1],旨在研究室温下原子蒸汽的性能极限,实现新的室温传感功能和量子技术。

DARPA宣布已选择8个研究团队来负责SAVaNT项目,这些研究团队将在满足国防部重大需求的前提下为新技术奠定基础,包括微尺寸、重量和功率(SWaP)、高灵敏度电场和磁场测量的应用技术,以及量子信息科学应用需要的强原子光耦合技术。该项目所有技术领域的共同科学挑战是提高室温下原子蒸汽的相干性。

该项目分为两个阶段,并根据原子蒸汽将产生最大影响的应用领域分为3个技术领域:里德堡静电测量、矢量磁力测量和蒸汽量子电动力学(vQED)。第一阶段将侧重于解决物理学上的技术挑战,第二阶段将开发一套综合物理台式设备,并确定性能交易空间的特征。研究团队将采用不同的方法在室温下保持量子相干性。

1、里德堡静电测量。Quantum Valley Ideas实验室领导的团队将寻求新颖的蒸汽池设计和读出方法,以开发用于高灵敏度里德堡静电测量的低SWaP设备;ColdQuanta公司领导的团队将在蒸汽腔里德堡原子传感器中结合射频外差检测和新型场增强技术,以实现高灵敏度和窄瞬时带宽;Rydberg Technologies公司领导的团队将通过开发新的蒸汽制备和读出方法以及激光稳定技术,来提高里德堡静电测量的灵敏度。

2、矢量磁力测量法。Twinleaf公司领导的团队旨在开发一种新型的矢量磁场传感器,使用高碱密度的量子系统,并使用碱自旋保护涂层延长量子相干时间,以达到高精度和高灵敏度;科罗拉多大学领导的团队将在小型微机电系统蒸汽腔封装中开发一种新型矢量-标量原子磁力计,该磁力仪通过结合两种独立的测量协议和腔体增强,可以同时达到高精度和高灵敏度;威廉与玛丽学院领导的团队将使用一种新的矢量场提取方法,该方法基于对蒸汽腔中原子系综的全光激发和电磁感应透明(EIT)的检测,形成一个准确、稳定的单一传感单元。

3、蒸汽量子电动力学。佐治亚理工学院领导的团队将聚焦基于与芯片级纳米光子谐振器集成的新型槽结构的新型平台,以实现量子信息应用中原子-光耦合的数量级提升;马里兰大学领导的团队将通过集成原子蒸汽与利用慢光和局域化效应的新型芯片级高Q[2]纳米光子腔,来证明强原子-光子耦合。                             (杨况骏瑜)



[1] DARPA Announces Research Teams to Advance Fundamental Science of Atomic Vapors. https://www.darpa.mil/news-events/2021-09-03

[2] Q值是衡量光学谐振腔的质量的品质因数

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