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Spectrum仪器AWG卡为第二次量子革命开创性研究提供卓越精准度

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【摘要】:
研究离子晶格中电子的量子行为所面临的挑战。加州大学圣地亚哥分校物理系提出的解决方案是建造一个稍大一些的模型,并将用于原子观察的组件移至一个光学晶格中。然而,实现该解决方案的挑战是如何将原子冷却到绝对零度,然后用激光脉冲将其转变为三角形晶格结构。

 

德国汉斯多尔夫,20201014日讯——当您无法亲眼看到正在研究的系统都由哪些组件构成时,如何确保研究的顺利进行?这其实就是研究离子晶格中电子的量子行为所面临的挑战。加州大学圣地亚哥分校物理系提出的解决方案是建造一个稍大一些的模型,并将用于原子观察的组件移至一个光学晶格中。然而,实现该解决方案的挑战是如何将原子冷却到绝对零度,然后用激光脉冲将其转变为三角形晶格结构。这就要求激光脉冲具备超强的精准性,并且在控制激光束信号时做到无噪音。为了实现这一目标,Spectrum仪器所推出的M4i.6622-x8任意波形发生器成为了首选。

 

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

 

负责该项目研究的副教授Julio Barreiro博士解释道:“为了操纵单个原子,我们需要从每一个激光脉冲中精准的释放出准确的能量。一位在加州理工学院的同事向我推荐Spectrum仪器生产的高精准度AWG。此前,他曾在研究中使用这款AWG移动单个原子。这种超精准和无噪音的产品表现正是我们迫切需要的,否则我们将无法在研究中移动原子。更糟糕的是如果无法降低噪音,还会使原子升温。”

 

真空实验环境

 

首先,需要将真空室中的几百万个锶原子冷却到几百纳米学位以内的绝对零度。其次,利用激光脉冲将超冷原子移动到如同煎饼一样的平板上。第三步,将三束激光置于同一平面,彼此间距为120度,然后依次发射来推动原子形成同步的三角形图案。这些跳跃的原子模拟了离子晶格中电子的量子行为。Barreiro博士补充道:“这为我们提供了量子行为模型,使我们能够通过超灵敏的相机观察到不断变化的状况,进而将我们的预测结果和计算机在现实中的模拟情况进行比对。这是我们此前无法在电子级别中实现的。”为了进行尺寸比较,该模型能够在500nm的尺寸下工作,而晶格中的电子仅为埃。在一个三角晶格中,原子精确和协调的移动是由多通道输出的Spectrum AWG控制多个三联激光频率实现的。

 

激光束的运作

 

这项蓝天研究成为了第二次量子革命的一部分,其应用范围包括量子计算机材料中的量子效应研究,以及量子化学的分子结构,这些材料可用于新药物的创造。

 

Barreiro博士 (图右) 监测实验过程

 

Barreiro博士表示:“Spectrum仪器的AWG输出质量卓越,性价比也非常高。我们对比了市场同类型的卡片解决方案,其精准度和超低噪音性能远达不到我们的要求。虽然大厂商提供的独立设备解决方案和Spectrum仪器的性能不相上下,但是因为是包含电源、控制系统和屏幕的整体设备,价格十分昂贵。Spectrum卡的价格仅为其三分之一,且仅需要搭配一台几百美元的电脑即可使用。Spectrum仪器公司的解决方案可以精准的满足我们对性能的需求,而且还能通过Spectrum仪器提供的软件在电脑进行编程,完美符合了我们的需求。”

Spectrum首席技术官Oliver Rovini补充道:“全球各大科研院所是我们的主要市场之一,因为Spectrum仪器旗下的AWG和数字化仪无论从质量和精准度都能够完美的符合其需求。我们对产品非常有信心,这不仅源于我们领先的技术,还源于我们提供的五年质保。此外,Spectrum仪器提供的均为模块化产品,因此我们能够根据客户的需求量身打造解决方案。最重要的是,我们的产品非常符合长期项目的需求,在用户使用期间能够灵活的更换卡片以适应其需求。这也是欧洲核子研究组织(CERN)和德国DESY选择我们的重要原因。”

 

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