[发明专利]用于光学俘获原子的具有交叉腔的光学谐振腔装置及其在光学原子钟、量子模拟器或量子计算机中的应用

说明书

一种具有交叉腔的光学谐振腔装置(100)，特别是用于光学俘获原子，所述光学谐振腔装置(100)包括：第一线性光学谐振腔(10)，所述第一线性光学谐振腔(10)沿第一谐振腔光路(12)在第一谐振腔反射镜(11A、11B)之间延伸并支持第一谐振腔模；第二线性光学谐振腔(20)，所述第二线性光学谐振腔(20)沿第二谐振腔光路(22)在第二谐振腔反射镜(21A、21B)之间延伸并支持第二谐振腔模，其中，所述第一谐振腔光路(12)和所述第二谐振腔光路(22)跨越主谐振腔平面；载体装置，所述载体装置承载所述第一谐振腔反射镜(11A、11B)和所述第二谐振腔反射镜(21A、21B)，其中，所述第一谐振腔反射镜(11)和所述第二谐振腔反射镜(21)被设置成使得所述第一谐振腔模和所述第二谐振腔模彼此交叉，以在所述主谐振腔平面中提供光晶格阱(1)。所述载体装置包括单片式分隔体(30)，所述单片式分隔体(30)由超低膨胀材料制成并且包括第一载体表面(31)和第二载体表面(32)，所述第一载体表面(31)容置所述第一谐振腔反射镜(11A、11B)，所述第二载体表面(32)容置所述第二谐振腔反射镜(21A、21B)，其中所述第一谐振腔光路(12)延伸穿过所述第一载体表面(31)之间的所述分隔体(30)中的第一分隔体孔(33)，所述第二谐振腔光路(22)延伸穿过所述第二载体表面(32)之间的所述分隔体(30)中的第二分隔体孔(34)。此外，描述了一种用于构建原子的二维排列的原子俘获方法、一种光学原子钟等原子俘获装置、一种量子模拟和/或量子计算装置。

技术领域

本发明涉及一种具有交叉腔(交叉腔谐振腔)的光学谐振腔装置，特别地，用于光学俘获原子，例如应用于包括光晶格阱的光学原子钟或应用于量子模拟器，特别是量子气体显微镜。此外，本发明涉及光学谐振腔装置的使用方法，例如用于提供光学原子钟的参考原子或量子模拟器或量子计算机中的样本原子。此外，本发明涉及一种光学原子钟，以及一种包括光学谐振腔装置的量子模拟器。

现有技术

本说明书参考下述现有技术对比文件来说明本发明的背景技术：

[1]A.D.Ludlow、M.M.Boyd、J.Ye、E.Peik和P.O.Schmidt，Optical atomic clocks(光学原子钟)，《现代物理学评论》87，637(2015)；

[2]J.Grotti等人，Geodesy and metrology with a transportable opticalclock(借助可移动型光钟浅谈大地测量学和计量学)，《自然-物理学》14，437(2018)；

[3]S.B.Koller、J.Grotti、S.Vogt、A.Al-Masoudi、S.S.U.Sterr和C.Lisdat，Transportable Optical Lattice Clock with 7×10^-17Uncertainty(不确定度为7×10^-17的可移动型光晶格钟)，《物理评论快报》118，073601(2017)；

[4]S.Origlia等人，Towards an optical clock for space:Compact,high-performance optical lattice clock based on bosonic atoms(面向空间的光钟：基于玻色原子的紧凑型高性能光晶格钟)，《物理学评论A辑》98，053443(2018)；

[5]S.Campbell等人，A Fermi-degenerate three-dimensional opticallattice clock(一种费米简并三维光晶格钟)，《科学》358，90(2017)；

[6]E.Oelker等人，Optical clock intercomparison with 6×10^-19precisionin one hour(1小时内精度为6×10^-19的光钟比较)，arXiv:1902.02741(2019)；