《计测技术》推荐｜航空工业计量所王宇、张球新：基于双探测器功率稳定与磁场零点调控的⁸⁷Rb超冷原子高效制备与转移

基于双探测器功率稳定与磁场零点调控的⁸⁷Rb超冷原子高效制备与转移

作者：张球新^1，2，胡栋^1，2，白金海^1，2，王宇^1，2* 

作者单位：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所

摘  要：超冷原子体系的制备效率与势阱间转移保真度是制约其在量子精密测量中实用化的关键因素。针对蒸发冷却过程中光阱功率稳定性不足，以及磁阱转移中马约拉纳跃迁导致退相干这两个核心问题，提出一套集成化的解决方案。在制备阶段，设计并实现了基于双光电探测器的光功率反馈稳定系统，解决蒸发冷却全过程（特别是毫瓦量级低功率阶段）的功率控制难题，将关键阶段功率波动抑制在0.11%以内，实现高效率蒸发冷却。在转移阶段，通过精确调控四极磁阱的偏置磁场，主动控制磁场零点位置，使超冷原子团与零点保持安全距离，有效抑制马约拉纳跃迁引起的原子损失与退相干。实验结果表明：经过6.8 s蒸发冷却，成功制备了原子数约为3 × 10⁴个、温度为30 nK的⁸⁷Rb超冷原子，并将其相干地转移至四极磁阱中稳定悬浮。高效制备与转移⁸⁷Rb超冷原子的方法，为构建面向原子干涉、量子重力测量等高精度计量应用的可靠超冷原子源提供了关键技术支撑。

关键词：量子精密测量；玻色-爱因斯坦凝聚体；超冷原子；光学偶极阱；四极磁阱；功率稳定；磁场零点调控；马约拉纳跃迁

作者简介

张球新，工程师，博士，主要研究方向为量子精密测量。

王宇，研究员，博士，中国振动工程学会振噪控制专业委员会副秘书长、常务理事，全国量子技术标准化技术委员会委员。主要研究方向为量子精密测量。

研究室介绍

航空工业计量所 量子测量研究室

团队带头人：王宇（研究员）

主要成员：胡栋（研究员），白金海（高级工程师）等

研究方向：团队聚焦量子精密测量与原子传感技术，以冷原子干涉为核心，开展重力、重力梯度及相关物理量的高精度测量研究。团队围绕超冷原子制备、相干操控、精密激光、低噪声电控、系统集成等关键技术，构建高灵敏度、高稳定性的冷原子量子传感平台。面向未来量子传感应用的发展需求，团队持续推进冷原子重力仪、重力梯度仪等系统的小型化、自动化和工程化应用研究，相关技术可服务于地球物理探测、资源勘查、空间科学和基础物理研究等重要领域。

全文链接

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引用格式：张球新， 胡栋， 白金海， 等. 基于双探测器功率稳定与磁场零点调控的⁸⁷Rb超冷原子高效制备与转移［J］. 计测技术，2026，46（2）：130-139.

Citation：ZHANG Q X， HU D， BAI J H， et al.Preparation and transfer of ⁸⁷Rb ultracold atoms based on dual⁃detector power stabilization and magnetic field zero control［J］. Metrology & Measurement Technology，2026，46（2）：130-139.

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供稿：张球新

编审：刘宇轩

排版：马鹤伟

监制：韩   冰