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激光冷却技术的出现创造了一个新的研究领域 ， 类似于光光学的经典研究 ， 但在这里它被称为原子光学 。 原子光学允许科学家们以与经典光波处理平行的方式处理中性原子的量子波性质 。 结合使用纳米技术和激光冷却技术 ， 可以制造原子镜、原子透镜、原子衍射光栅、原子光纤波导和原子阱 。 在所有情况下 ， 这些设备都会连贯地引导、聚焦、衍射或反射原子 ， 从而保持原子波函数的相位 。
因此 ， 可以制造原子干涉仪、原子激光器、原子蹦床和其他奇异的物质波设备 。 同样 ， 由于原子质量相对较大 ， 这些设备对引力和惯性效应特别敏感 。 除了惯性传感方面 ， 哈佛大学正在开展一项计划 ， 使用原子干涉仪作为一种新型光刻设备进行纳米加工 。 对于另一个应用 ， 科学家最近在量子原子重力梯度仪领域的实验发展导致了一种基于中性原子物质波干涉法的新型重力梯度仪在原型中 ， 这些梯度仪比目前最先进的超导梯度仪更灵敏 ， 但不需要液氦冷却剂 。
在量子原子重力梯度仪中 ， 原子的波动性被作为第二次量子革命标志的技术所操纵 。 量子相关效应有可能将量子原子重力梯度仪的灵敏度放大多个数量级 ， 为地球或其他太空行星的重力场测绘提供无与伦比的精度 。 这些梯度仪也可应用于地质勘测和广义相对论测试 。 一项羽翼未丰的JPL正在努力开发用于地球引力场空间观测的量子原子重力梯度仪 。
原子激光之于非相干原子束就像光学激光之于灯泡 。 这个比喻非常好 。 在光学激光器中 ， 光子都具有一个频率 ， 并以相同的相位沿明确定义的方向移动 。 在原子激光中 ， 原子都具有相同的速度和相位 ， 利用了由量子力学决定的物质的相干波状性质 。 正如量子光学的真正进步直到1960年代光学激光器的发明才出现一样 ， 这也是相干物质革命的开始 ， 现在科学家们可以使用原子激光器 。
一种应用是光刻 ， 具有创建中性原子、物质波干涉图和全息图的能力 ， 以便在原子水平上书写二维和三维图案 。 另一个应用是惯性和引力传感器 ， 其中原子波非常敏感——因为它的质量比光子大 。 这是电子伏特的数量级 ， 其中原子的质量可以是千电子伏特 ， 使用原子物质波重力梯度仪中的激光源有望将这些设备的灵敏度提高几个数量级 ， 科学家们展示了连续波原子激光器的示意图 。
【激光冷却技术的出现创造了一个新的研究领域，类似于光光学的经典研究】
热原子通过碰撞激发进入基态激光模式 ， 然后它们从谐波结合势中耦合出来 ， 产生相干的物质波束 。 先前的调查可能表明 ， 未来量子技术的进展已经掌握 。 然而 ， 更公平地说 ， 科学家们才刚刚开始在这条道路上迈出第一步 。 目前的努力仍然是非常基础的科学 ， 即使是这些研究项目中最先进的项目 ， 也需要付出巨大的努力才能进入开发阶段 。 尽管有一些有希望的开端 ， 但许多技术的商业应用距离更远 。 迄今为止 ， 量子技术本身还没有专门的努力 ， 而且该领域本身才刚刚开始将自己定义为一门学科 。
然而 ， 科学家们相信 ， 随着这些实验从实验室转移到市场 ， 几乎可以肯定会出现一门新的量子技术或量子工程学科 ， 现在问明智的资金应该投资在哪里还为时过早 。 在过去十年中 ， 包括量子技术在内的尖端技术在设计高度复杂的平台或全功能结构、快速检测疾病、探索治疗罕见遗传疾病的新方法、改进药物等方面显示出巨大的潜力设计过程或治疗干预 ， 更准确地比较大规模化合物 ， 预测药物靶点或靶点-药物相互作用 ， 以及开发能够自我监测的智能给药系统 。
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