李沫 陈飞良 罗小嘉 杨丽君 张健

1) (电子科技大学电子科学与工程学院, 成都 611731)

2) (中国工程物理研究院电子工程研究所, 绵阳 621999)

1 引 言

中性原子的冷却、囚禁、导引等操控技术的发展, 不仅深化了人们对微观物质基本规律的认识,而且极大地拓展了原子物理学的应用范围, 构建了一系列具有颠覆性、变革性的测量、传感与信息处理装置.传统的冷原子实验系统组成非常复杂, 包含激光系统、真空系统和电磁系统等部件, 成为其在体积和重量有严格要求的场景中应用的重要制约.受微纳加工技术和集成电路发展理念的启发,人们提出将原子操控装置微型化甚至实现片上集成来推动冷原子技术走向实用.原子芯片(atom chip)正是依据这一理念, 基于微纳加工技术实现的具备特定微结构的原子操控器件, 通过在微尺度条件下产生可调控的光场、电场或磁场来实现对冷原子云、玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)或带电粒子的内部或外部自由度的操控.原子芯片技术始于20 世纪90 年代初, 科学家在实现自由空间冷原子的控制后, 开始探索利用自支撑导线对原子进行导引, 期待获得与原子德布罗意波长尺度接近的微势阱并可在芯片上对原子进行有效操控的目的.1995 年,Schmiedmayer 团队[1,2]率先实现了原子芯片微导线原子势阱; 1999 年, Reichel 等[3]利用微加工技术实现了芯片上镜面磁光阱对中性原子的囚禁;2001 年, 德国Hänsel 小组[4]进一步实现了原子芯片上中性原子BEC.自此, 原子芯片引发了科……