我国首次实现原子芯片上的玻色-爱因斯坦凝聚体

80多年前，科学巨匠爱因斯坦曾预言：在极低的温度下，原本杂乱无章的原子会突然在最低的能量状态凝聚，其统一的运动犹如“一群原子在齐声歌唱”。这就是物理学界著名的“玻色－爱因斯坦凝聚”。在这种特异状态下，原子的速度几乎等于零，从而为实验物理学家提供了一个独一无二的新介质。同时，它还是打开量子信息时代大门的一块重要“敲门砖”。

为了得到玻色-爱因斯坦凝聚体，科学家们千方百计让原子交出热能，因为温度越高，原子就越躁动不安。以前，科学家不得不使用大型的磁场线圈来“逼迫”原子就范，“仅磁场线圈就有半个柜式空调机大小，整套仪器加在一起，能占据半个房间。”领衔该项目的中科院院士王育竹告诉记者，半导体技术的出现为“定身”原子带来了更简单价廉的方法。

在一块大拇指指甲盖大小的芯片上，科技人员用激光在表面的镀金层上，刻出一道Z型和U型的细线。这道环起的细线就成了原子难以逃脱的“囚室”：细线通电后，会在表面产生极强的磁场，使进入的原子悬空于其中，无法逃脱。同时，它还能通过一种“不平等交换”，让原子在不知不觉中失去原有的热能，直至冷却到进入玻色-爱因斯坦凝聚态。

这次，利用这一方法，科学家观测到了上千个铷原子在5秒内，在光刻线圈中进入“齐声歌唱”的状态，使超冷原子气体的温度冷却到0.0000003K（0℃为273.15K）。“国际上已有多个国家拥有了芯片BEC，但在亚洲，我们是继日本之后第二个实现芯片BEC的国家。”王育竹介绍说，原子芯片提高了冷原子装置的稳定性、可靠性和便携性，也为实现量子信息存储前进了重要一步。“就像现在我们用电信号把数据写入硬盘一样。”

更可贵的是，该小组的4位年轻科学家在王育竹院士的带领下，通过5年努力，建立了我国第一套集光、机、电于一体的原子芯片实验装置。