面向高度灵敏和可扩展量子传感器的集成原子蒸发池单元 with 超长光学通道
量子物理
2025-07-09 v1
摘要
芯片级量子传感器最迷人的特性在于其能够在保持极高灵敏度的同时实现大规模批量制造。这要求对原子蒸发池进行高集成度和晶圆级制造。本文描述了一种用于制造功能化晶圆级原子蒸发池的微加工范式，该池子集成了与CMOS兼容的非磁性加热器和温度传感器，并演示了几种创新应用。利用标准的微纳加工技术，集成蒸发池实现了5 mm的超长光学通道，这几乎是以前制造的蒸发池的四倍。通过连续30天的老化测试在恶劣环境下（工作温度为473 K，真空约为1 Pa）验证了集成原子蒸发池制造工艺的可行性。凭借超长光路，我们观察到了包括饱和吸收和自旋波动在内的几种典型量子效应，这些效应以前使用常规微加工蒸发池难以实现。最后，我们还演示了一种零场量子磁传感器，具有超高磁灵敏度（12 fT/Hz^1/2）。我们的成就拓展了微加工原子蒸发池的潜在应用，为实现面向大规模制造的高灵敏度芯片级量子传感器的可行性。
引用
@article{arxiv.2507.05993,
title = {COMS-Integrated Atomic Vapor Cells with Ultra-long Optical Access for Highly Sensitive and Scalable Quantum Sensors},
author = {Yintao Ma and Yao Chen and Mingzhi Yu and Yanbin Wang and Ju Guo and Ping Yang and Qijing Lin and Yang Lv and Libo Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05993},
year = {2025}
}