【摘 要】
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偶极阱中有效囚禁及操控的单个中性原子不仅是实现量子计算机的候选方案之一，在单光子源以及量子通信方面也有着广泛的应用前景，同时还为研究原子级别量子问题提供了有效的平台
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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偶极阱中有效囚禁及操控的单个中性原子不仅是实现量子计算机的候选方案之一，在单光子源以及量子通信方面也有着广泛的应用前景，同时还为研究原子级别量子问题提供了有效的平台。本论文以单原子操控为目标，开展了磁光阱和偶极阱的研究，先后制备了冷原子团和单原子，取得了以下研究成果：
1、实现了用聚焦红失谐光形成的偶极阱从磁光阱中囚禁单个铷原子。偶极阱中原子荧光信号的阶跃现象和反聚束效应的观测表明了偶极阱中囚禁的确实为单个原子。同时实验显示偶极阱径向囚禁半径可达2.2μm，且原子在偶极阱中寿命可达11s。
2、实现了用中空蓝失谐偶极阱囚禁单个铷原子。通过空间光调制器对蓝失谐激光的位相进行调制，然后强聚焦到真空腔中形成径向囚禁半径约为3μm的中空的蓝失谐光偶极阱。通过荧光信号的阶跃现象判断出蓝失谐偶极阱中囚禁的为单个原子。在该阱中，通过时序控制阱的开关可以实现原子每秒0.5个的装载速率，且原子寿命达到3.6s。
3、对阱中原子的外部和内部自由度进行了操控，包括：通过移动偶极阱实现了阱中单原子的空间移动；通过时序控制将阱中原子制备到超精细能级；通过Raman光作用观测到阱中单原子的Raman吸收峰以及在超精细能级的磁子能级间的Rabi振荡。
4、发展了几种重要的实验技术，包括：自制830nm半导体激光器来提供足够的光强以实现环形单原子光偶极阱阵列；提出并实现了用双光子双色原子气体激光锁频(DAVLL)对480nm倍频激光器进行稳频，在数小时的锁定时间内实现激光器与780nm激光器的联合线宽可以压窄到1MHz左右，为实现偶极阱中铷原子的里德堡态激发打下基础。
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