14年研发成果开启新篇章:卡尔斯鲁厄理工学院将接收QuTech的量子微腔实验平台
2026年10月13日——在 QuTech 的 Hanson Lab 进行了十四年研究后,一条关于用于金刚石色心的开放式微腔的实验研究方向最近画上了句号。先后五代博士研究人员使用并进一步开发了这一平台及其实验装置。但团队并没有将设备封存,而是寻找能够继续利用它的研究组。
这个机会在德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)找到了。Tina Müller 在应用物理研究所新成立的研究组致力于固态量子发射器,包括电信波长的量子点,因此该装置非常适合他们的研究。于是,整套实验系统在代尔夫特准备好,运往卡尔斯鲁厄,并安装在 KIT 物理塔内的新实验室中。
灵活但敏感的平台
该装置的核心是一个基于光纤的开放式微腔平台,在闭循环低温恒温器中冷却至低于 10 开尔文的温度。这种微腔的主要优势在于其宽光谱可调谐性。通过调整镜面镀膜,该平台可以兼容不同类型的量子发射器和实验。
这种可调谐性也使系统在技术上要求很高。开放式微腔对振动高度敏感,这会降低其性能,尤其是在噪声较大的低温环境中。多年来,研究团队投入了大量努力来降低振动水平并创造足够稳定的实验条件,最终实现了约 25 皮米(大致相当于单个氦原子的大小)的被动稳定性。
因此,该装置所代表的并不仅仅是组装它的各个设备部件。其性能取决于整个系统是如何被设计和优化的。因此,将其转移到另一个实验室需要精心准备。
在代尔夫特准备搬迁
第一阶段是让整个系统做好运输准备。电缆被贴上标签,设备被集中收集,实验腔也经过准备,以便在运输过程中保持真空。团队还准备了在卡尔斯鲁厄运行该装置所需的控制代码。
随后,设备被装入箱子并固定在托盘上。一切准备就绪后,实际运输相对简单:该装置通过一家标准运输公司从代尔夫特运往卡尔斯鲁厄。
然而,对于一个经过多年组装和优化的系统来说,成功运输只是整个过程的一部分。主要问题是,它能否在另一个实验室重新安装,同时保持代尔夫特所达到的性能。
在 KIT 重新启用该装置
在卡尔斯鲁厄,设备被安装在一个最初空置的新实验室中。团队重建了系统,并在抵达后不久开始测试。一周之内,他们完成了一次测试降温,并开展了振动水平测量。结果表明,该装置的运行情况与在代尔夫特时相似。
这对微腔尤为重要,因为控制振动是实现稳定运行的重要一环。测量结果证实,该系统成功完成了在两个实验室之间的转移。随着安装和初步测试完成,该装置现在可以在 KIT 用于新的测量。此次转移使一个专门的实验平台在其最初为之开发的研究方向结束后,仍能继续用于活跃的研究。
在代尔夫特十四年的工作造就了一个成熟的系统,其能力现在可以支持卡尔斯鲁厄的一项新实验计划。


