当单个原子彼此相互作用时，由于它们的量子行为，它们经常表现出不寻常的行为。例如，这些效应可用于构建所谓的量子计算机，它可以解决传统计算机难以解决的某些问题。然而，对于这样的实验，有必要将单个原子操纵到完全正确的位置。波恩大学应用物理研究所领导这项研究的 Andrea Alberti 博士解释说：“可以这么说，我们使用作为光传送带的激光束来做到这一点。”
这样的光传送带包含无数个口袋，每个口袋都可以容纳一个原子。这些口袋可以随意来回移动，使原子能够被运送到太空中的特定位置。如果你想在不同的方向移动原子，你通常需要很多这样的传送带。当更多的原子被传输到同一位置时，它们可以相互作用。为了在受控条件下进行此过程，传送带的所有口袋必须具有相同的形状和深度。“为了确保这种均匀性，激光必须以微米精度重叠，”该研究的主要作者 Gautam Ramola 解释说。
足球场里的一颗豆子
这项任务并不像听起来那么简单。一方面，它需要很高的准确性。“这有点像必须从足球场的看台上用激光笔瞄准开球点的豆子，”阿尔贝蒂澄清道。“但这还不是全部——你实际上必须蒙着眼睛去做。”这是因为量子实验发生在几乎完美的真空中，在那里激光束是不可见的。
因此，波恩的研究人员使用原子本身来测量激光束的传播。“为此，我们首先以一种特有的方式改变了激光——我们也称之为椭圆偏振，”阿尔贝蒂解释说。当原子被以这种方式制备的激光束照射时，它们会以一种特有的方式改变它们的状态。可以以非常高的精度测量这些变化。“每个原子就像一个记录光束强度的小传感器，”阿尔贝蒂解释说。“通过检查不同位置的数千个原子，我们可以将光束的位置确定在千分之几毫米的范围内。”
例如，研究人员通过这种方式成功地调整了四束激光束，使它们准确地在所需位置相交。“这样的调整通常需要几周时间，而且你仍然不能保证已经达到最佳状态，”阿尔贝蒂说。“通过我们的流程，我们只需要大约一天的时间就可以做到这一点。”
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