美国防高级研究计划局推动量子技术在室温下的应用

　　信息科学和传感领域的量子研究表现出巨大的应用前景，有助于实现多种新的国防应用。然而，量子技术从实验室研究向实际应用过渡的一个主要障碍是：需要大量设备去冷却和捕获原子才能利用其量子特性。

　　据美国国防高级研究计划局(DARPA)2020年9月1日官网报道，为解决这一问题，该局宣布启动“用于新技术的原子蒸汽科学”(Science of Atomic Vapors for New Technologies, SAVaNT)项目。该项目旨在提高原子蒸气在室温的性能，在未来为多个国防领域的应用提供前所未有的小尺寸、低重量、小功率(SWaP)及高性能。

　　据项目经理表示，该项目将探索基于室温原子蒸气的一系列新技术，填补军事相关应用的重要空白。该项目感兴趣的研究方案能显著提高原子蒸气在电场传感和成像、磁场传感以及量子信息科学方面的性能。

　　该项目重点关注热原子蒸气，而不是冷原子技术，后者需要用激光将原子冷却到非常低的温度，以减少热噪声。这一工艺让世界上最精确的原子钟具有前所未有的计时精度。但冷却原子所需的仪器却可以填满整个实验室，使得实验室的原子钟不适合现场使用。热原子蒸气方法不需要复杂的激光冷却操作，且可作用于更多的原子，从而增强了信号。该方法面临的挑战是热环境效应。即使在室温下，这种效应也能显著降低量子效应或相干性的持续时间。

　　为克服热效应带来的限制，该项目的研究人员将在以下三个技术领域提出新方法。

　　技术领域1

　　开发里德堡原子(Rydberg)传感器，利用原子来感应电场，可为毫米波提供超窄带宽、高灵敏度的电场探测。

　　技术领域2

　　关注矢量测磁技术(Vector Magnetometry)，以实现小尺寸、低重量、小功率的室温、准直流(quasi-DC)磁场传感器。

　　技术领域3

　　研究蒸气量子电动力学，使量子网络的关键部件能在室温工作，而当前的方法需要低温或者激光冷却及捕获。