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转载]超冷原子与磁通量子相遇

  在加混量子系统中,不同的子系统(例如,超冷原子子系统和超导电路子系统)相互耦合,它们各自优势的结合有可能发展出新的应用。现在德国图宾根大学的和他的同事,已经在相关实验中取得了进展。研究者使用超冷原子云检测附近超导环内的离散磁通量子。他们说,这样的结果可能会导致新型的量子信息器件。器件中,冷原子云作为一个信息存储器,用于存储超导电路运算产生的数据。

  在实验中,研究者首先对蒸镀于蓝宝石基片的铌环(铌环直径20微米,宽2微米)施加一个恒定的磁场,同时冷却铌环到Nb的超导转变温度以下。然后,他们使用额外的简谐捕获场,将超冷87Rb云限制在超导Nb环下方18微米附近(见图1,但图与实物是上下颠倒的,目的是描绘势阱)。超导环内电流产生的磁场,改变了简谐磁捕获势的形状(势阱深度),它影响了被捕获的原子数。最后,研究小组通过测量超冷87Rb云的激光吸收,决定了捕获原子数。

  穿透超导环的磁通,总是基本磁通量子的整数倍。磁通量子等于Planck常数h除以2倍电子电荷,即Φ0=h/2e。用不同的初始冷却磁场强度重复实验,实验者发现,随着磁场增加,被捕获原子数呈离散跳越式变化,而不是连续变化。跳跃的尺度与理论预言一致,这意味着:原子数的跳跃直接关联超导环中磁通量子数的增减。

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