24/08/21鍶88（88Sr）作為一種中性原子，在量子計算領域具有巨大的應用潛力。它屬于堿土金屬元素，具有獨特的能級結構，這使得它在量子計算和量子模擬中非常有用。鍶原子可以從亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)到里德堡態(tài)，這一過程中存在合適波長的光鑷可以同時囚禁亞穩(wěn)態(tài)和里德堡態(tài)原子，有效抑制激發(fā)過程中多普勒效應引起的退相干，有望大幅提高多量子比特操控保真度。
近期，香港科技大學相關課題實驗組采用鑫圖Aries 16和進口sCMOS相機對鍶88原子進行實驗研究。如圖1所示，研究人員使用Aries 16相機對鍶原子461nm波段的信號獲得了高信噪比的圖像。
圖1 Aries 16 鍶原子461nm的成像效果
鍶原子光晶格鐘的核心部件通常包括：冷原子光晶格量子參考體系、超穩(wěn)本地振蕩器和飛秒光學頻率梳等。其中，量子參考體系使用光晶格來囚禁原子，通過高靈敏度探測器對這些原子躍遷產生的熒光進行探測并實現(xiàn)原位測量，從而研究原子之間的相互作用，或者獲得原子數(shù)與熒光信號強度的對應關系。由于光晶格中的原子運動狀態(tài)類似于熱運動，對探測器靈敏度要求很高，才能確保足夠的時間分辨率。
當鍶原子的格點距離為9 μm時，研究人員對比了Aries 16與進口sCMOS相機(bin2)的成像結果。如圖2所示，Aries 16在曝光時間為70ms時的信噪比水平相當于sCMOS相機（bin2）在100ms曝光時的水平。這表明Aries 16的靈敏度優(yōu)于sCMOS相機，在弱光成像領域具有明顯優(yōu)勢。
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圖2為Aries16與進口sCMOS相機的數(shù)據(jù)對比，格點距離為9 μm。圖A為Aries16相機70ms原始圖像；圖B為sCMOS相機(bin2)100ms原始圖像，圖C和圖D為格點上熒光點信號（每幀選取18個點位置）多幀數(shù)據(jù)的直方圖統(tǒng)計。兩峰分別代表兩種不同強度的原子狀態(tài)，兩峰之間的分離度可以用于估算信噪比。
Aries 16 創(chuàng)新性地利用鑫圖先進降噪技術和大像元芯片結構設計相結合，大大提升了相機的弱光探測能力，為用戶提供了EMCCD國產替代的可行性解決方案；與進口6.5μm sCMOS相機相比，無需binning即可獲得更高的光子收集能力，在冷原子弱光探測等領域具有廣闊的應用前景。
