量子技术_科学研究_应用领域

诸如量子计算和量子模拟之类的新兴技术，都是基于操纵和控制量子（原子，电子，光子等）的独特性质和行为（如对偶性，叠加和纠缠等）来实现的。

玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）

激光冷却是一种在1980年代后期开发的技术，它利用激光来冷却或捕获气体原子。激光冷却技术帮助在铷87蒸汽中实现了玻色-爱因斯坦凝聚。激光冷却和玻色-爱因斯坦凝聚使得我们可以观察研究单个原子或离子的量子力学行为。

量子成像

量子成像是一种利用光的量子特性，来实现高灵敏或特殊成像的成像技术。这些方法之一被称为“鬼影成像”，它通过检测相关的纠缠光子来获取纠缠图像。近年来，“鬼影成像”技术已经吸引了许多研究人员的关注。

中性原子和囚禁离子

中性原子和囚禁离子使用激光冷却来冷却原子或离子，从而降低其运动速度。光学镊子用于捕获中性原子，而诸如Penning陷阱或Paul陷阱之类的陷阱，则利用电场产生限制离子的电势。通过将空间光相位调制器（LCOS-SLM）调制适当的相位模式，并与光学系统结合在一起，可以生成大量的束斑。在那些斑点位置捕获的中性原子可以以任何阵列配置排列。中性原子和捕获的离子可以配置为“叠加状态”，这意味着它们的状态使用“ 0”状态和“ 1”状态（也称为量子位）进行编码。使用高灵敏度摄像机可以监视囚禁离子和中性原子的位置。观察囚禁离子和中性原子的荧光或没有荧光，表明量子位的状态。光子计数器（例如PMT）通常用于读取囚禁离子的量子位状态，而EM-CCD相机用于读取中性原子的量子位状态。可以利用量子力学行为来实现诸如量子计算和量子模拟之类的应用。

氮空位（NV）

钻石是碳晶体。如果除去晶体中的碳原子并用氮原子替代，则会导致电子空位的产生，因此称为“氮空位”。氮空位（NV）中心具有对周围环境变化和量子态变化非常敏感的特性，并且该特性可用作传感。因此，具有NV中心的钻石被视为“量子传感器”，并作为下一代超灵敏传感器而引起了广泛关注。氮空位是量子计算和量子模拟的一种有吸引力的量子位形式，因为它具有在室温下运行的能力。