用激光操纵凝聚体

美国标准和技术研究院研究人员已用激光在玻色-爱因斯坦凝聚体具有相同量子态的超冷原子云上书写然后读出量子力学位相图案。 他们用激光技术产生并研究孤子稳定的局域密度变化，因为原子在凝聚体中充当非线性材料，孤子几乎没有损耗地传播。 研究人员用“光学相位印记”书写位相图案，用一台589 nm波长、20 mW液体染料激光器，此波长稍小于凝聚体钠原子的原子共振波长。他们将光束通过掩模聚焦在凝聚体上。掩模生成光图案，该图案改变描述凝聚体的波函数。但为生成孤子，仅需用刀片将光束遮去一半。 为了读出生成的图案，研究人员采用激光物质波干涉测量术。这涉及两束约1 mW反向传播液体染料激光束，这两束激光束与原子共振频率差2 GHz，两激光束间差100 kHz。当脉冲进入凝聚体时，光子沿光束移动原子。原子波相互干涉，干涉图案揭示凝聚体新波函数的位相分布。 结合这两种技术，研究人员演示了将位相台阶刻印到凝聚体的波函数，生成孤子。 这种激光技术的未来应用可能包括孤子非线性动力学的研究，试图产生量子旋涡。