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開(kāi)發(fā)一種定制的時(shí)域數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)研究光與物質(zhì)相互作用的基本量子性質(zhì)。
使用 NI 公司的 FlexRIO 與 Labview FPGA 模塊來(lái)創(chuàng)建強(qiáng)大的，多功能的定制儀器，從而使我們可以用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)間嚴(yán)格任務(wù)的實(shí)時(shí)處理。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)極小系統(tǒng)的反饋控制，甚至于單個(gè)原子與單個(gè)光子的相互作用。
反饋是控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最強(qiáng)有力的技術(shù)之一。我們實(shí)驗(yàn)室研究的系統(tǒng)含有一個(gè)單獨(dú)的，與單個(gè)光子相互作用的中性孤立原子——量子化電磁場(chǎng)的本征激發(fā)——被高反射性的腔式鏡面所環(huán)繞（如圖 1 和 2）。使用這套系統(tǒng)，我們可以研究光與物質(zhì)相互作用的基本量子性質(zhì)，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)必須將原子限制在腔鏡的中央。然而，固有的加熱過(guò)程更傾向于將原子推向其它位置。我們的目標(biāo)是通過(guò)快速的電子反饋技術(shù)來(lái)抑制這種運(yùn)動(dòng)，使用回復(fù)力抵消這種逃逸運(yùn)動(dòng)。其基本原理如圖 3 所示。運(yùn)動(dòng)的不可預(yù)測(cè)性使得針對(duì)它的反應(yīng)必須快速，但是系統(tǒng)的量子特性限制了信息量的提取。因此，我們必須在 100ns 內(nèi)，快速執(zhí)行基于單個(gè)光子探測(cè)決策過(guò)程。我們展示的反饋方案［1，2］在這方面做得非常好。
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