Quang tử tích hợp có thể đưa bẫy lượng tử triệu nguyên tử lên chip

Các nhà nghiên cứu tại Đại học California Santa Barbara đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc thu nhỏ các thí nghiệm lượng tử nguyên tử lạnh, vốn truyền thống chỉ thực hiện trong các thiết bị phòng thí nghiệm lớn và tinh vi, xuống kích thước chip quang học cỡ lòng bàn tay. Bằng cách tận dụng công nghệ quang học tích hợp—công nghệ điều khiển ánh sáng trên các chip silicon nitride—họ đã phát triển một bẫy từ quang học 3D có khả năng làm lạnh và giữ hơn một triệu nguyên tử rubidium ở nhiệt độ siêu lạnh (khoảng 250 microkelvin). Đột phá này cho phép thực hiện các phép đo lượng tử cực kỳ chính xác trước đây chỉ có thể thực hiện trên các bàn quang học cồng kềnh, mở ra cơ hội cho các cảm biến lượng tử di động ứng dụng trong các lĩnh vực như phát hiện động đất, theo dõi mực nước biển dâng, thí nghiệm trọng lực và tìm kiếm vật chất tối. Một thách thức then chốt mà nhóm nghiên cứu đã giải quyết là tiếng ồn và sự không ổn định của các laser thương mại, điều cản trở độ chính xác lượng tử. Vào năm 2024, họ đã thiết kế một laser 780 nm với độ rộng phổ cực thấp, khóa tự tiêm ngược tích hợp trực tiếp trên chip, giảm đáng kể tiếng ồn và nâng cao độ nhạy của phép đo. Việc tích hợp laser, gương, bộ điều biến và bộ ổn định lên trên