斯威本的单原子操作用的是全新的共享量子气体显微镜

微观和宏观行为之间的桥梁

斯威本科技大学(Swinburne University of Technology)的一种新型量子气体显微镜设备将允许研究超冷原子气体，使研究人员能够成像和操纵单个原子。

该设施将允许在宏观尺度上研究量子效应，这是物理学中一个尚未解决的主要问题。

为了充分利用这种量子材料的潜力，我们必须掌握连接微观和宏观量子世界的基础物理学。量子气体显微镜将有助于弥合这一差距，使用高度可控的超冷原子设置。

这种新型显微镜将成为FLEET各种实验的关键资源，包括斯威本、莫纳什大学和澳大利亚国立大学等多个研究机构。

博士后研究人员Carlos Kuhn博士克里斯·韦尔教授的斯威本超冷原子气体小组聘请了他来帮助建造和运营新设施。

该设备对单个原子成像的能力将极大地促进对非平衡、多体量子系统的研究，这是FLEET研究主题3的关键，在该主题3中，被暂时推出平衡的原子云为基础物理学提供了至关重要的见解。

从观察态的跃迁中得到的基本发现将为FLEET在没有浪费能量耗散的情况下寻找电子传导提供信息。

原子物理学中最令人兴奋的国际方向之一，量子气体显微镜，提供了同时控制和测量多体量子系统的微观和宏观性质的独特可能性。

量子气体显微镜结合了冷原子实验和高分辨率光学显微镜，能够分辨超冷气体原子波长- ~500 nm的图像。

新的仪器将使用镝原子云，其大磁矩允许长时间的偶极相互作用。

这些长距离的偶极相互作用提供了一种全新的相互作用机制，可以用来设计无耗散输运的拓扑态。

用显微镜研究的量子气体可以被认为是合成的二维材料:原子被限制在二维平面上移动。在这种低维环境中，量子效应出现了，而在3D中是找不到的。

量子气体显微镜将允许一个原子一个原子地合成具有新颖拓扑性质的定制多体态。

新设施代表了澳大利亚实验超冷原子物理的范式转变，来自多个不同合作机构的多名研究人员进行了复杂而昂贵的实验。澳大利亚在超冷原子方面的强大专业知识将被用于建造一种多功能的量子气体显微镜，足以服务于国家研究界的广泛交叉领域。

这一提议将FLEET研究人员从冷原子和固态物理的不同领域聚集在一起，他们将使用这一设施来了解杂质和耗散在拓扑物质中的作用。利用超冷原子构建的合成拓扑绝缘体将为未来电子产品中使用的固态拓扑材料提供深入了解。雷竞技苹果版

Chris Vale(斯威本科技大学)，Kris Helmerson和Meera Parish(莫纳什大学)和Matt Davis(昆士兰大学)将创建一个量子气体显微镜来研究简并费米气体和超冷镝原子形成的玻色-爱因斯坦凝聚体，作为FLEET研究主题3的一部分，光转化材料。

该显微镜将允许对量子气体中的单个原子进行控制和成像，为微观和宏观行为之间提供了必要的桥梁。

显微镜不仅可以成像和控制完整的(宏观)系统，而且还可以观察单个原子的行为。

“有了这个设施，我们将使用原子系统在定量水平上测试理论模型，这些理论模型被认为可以捕捉更复杂固态材料的物理特性，”Carlos Kuhn说。

这些发现将有助于为FLEET其他主题的研究提供信息，FLEET研究人员将利用该设施探索新的途径，以逐原子合成无耗散拓扑物质。

显微镜开发团队中来自斯威本的其他研究人员包括Sascha Hoinka博士(ARC DECRA和FLEET研究员)，FLEET AI博士Paul Dyke和博士后博士Ivan Herrera。

FLEET研究人员已经与Tilman Pfau教授(斯图加特大学)和Wolfgang Ketterle教授(麻省理工学院)建立了合作关系，以学习与超冷镝原子气体工作所需的新技能。

该基金由澳大利亚研究委员会LIEF资助ARC LE180100142(2017年11月)批准。总之，ARC 11月的融资包括3350万美元的资金用于从人工耳蜗植入到巨型动物灭绝的研究。请参阅ARC媒体发布新基建及设施(自愿)。

与莫纳什大学和皇家理工学院的新材料表征设备一起，新的量子气体显微镜形成了近460万美元的新研究经费进入由FLEET研究人员领导或涉及的项目和设施，或直接为FLEET研究开发超低能源电子产品和促进相关领域的研究做出贡献。

欲了解更多信息:

• Chris Vale教授，cvale@swin.edu.au斯威本科技大学
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