論文の概要: COMS-Integrated Atomic Vapor Cells with Ultra-long Optical Access for Highly Sensitive and Scalable Quantum Sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.05993v1
- Date: Tue, 08 Jul 2025 13:53:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-09 16:34:38.145219
- Title: COMS-Integrated Atomic Vapor Cells with Ultra-long Optical Access for Highly Sensitive and Scalable Quantum Sensors
- Title（参考訳）: 高感度かつスケーラブルな量子センサ用超長光アクセスCOMS集積原子蒸気セル
- Authors: Yintao Ma, Yao Chen, Mingzhi Yu, Yanbin Wang, Ju Guo, Ping Yang, Qijing Lin, Yang Lv, Libo Zhao,
- Abstract要約: CMOS互換の非磁性ヒータと温度センサで機能するウェハレベルの原子蒸気セルのマイクロ加工パラダイムについて述べる。
一体化した蒸気セルは5mmの超長光アクセスを達成し、これは以前マイクロファブリケートされた蒸気セルの約4倍であった。
我々の業績は、マイクロファブリケートされた原子蒸気セルの潜在的な応用を広げ、超感度でチップスケールの量子センサーをスケーラブルに製造する方法を舗装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.798957182622441
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The most appealing features of chip-scale quantum sensors are their capability to maintain extreme sensitivity while enabling large-scale batch manufacturing. This necessitates high-level integration and wafer-level fabrication of atomic vapor cells. In this paper, we describe a micromachining paradigm for wafer-level atomic vapor cells functionalized by CMOS-compatible non-magnetic heaters and temperature sensors and demonstrate several innovative applications. Leveraging standard micro-nanofabrication technology, the integrated vapor cells achieved an ultra-long optical access of 5 mm, nearly four time that of previously microfabricated vapor cells. The feasibility of the integrated atomic vapor cells fabrication process was verified by a consecutive 30-day aging test in a harsh environment (operating temperature of 473 K and vacuum of approximately 1 Pa). Benefiting from the ultra-long optical path, we observed several typical quantum effects, including the saturation absorption and spin fluctuations, a regime previously inaccessible with conventional micromachined vapor cells. Finally, a zero-field quantum magnetometry with an ultra-high magnetic sensitivity of 12 fT/Hz1/2 was also demonstrated. Our achievements broaden the potential applications of microfabricated atomic vapor cells and pave the way for scalable manufacturing of ultrasensitive, chip-scale quantum sensors.
- Abstract（参考訳）: チップスケールの量子センサーの最も魅力的な特徴は、大規模なバッチ製造を可能にしながら極端に感度を維持する能力である。
これは原子蒸気セルの高レベルな集積とウェハレベルの製造を必要とする。
本稿では、CMOS互換の非磁性ヒータと温度センサで機能するウエハレベルの原子蒸気セルのマイクロ加工パラダイムを説明し、いくつかの革新的な応用を実証する。
標準のマイクロナノファブリケーション技術を利用して、統合された蒸気セルは、それまでのマイクロファブリケーションされた蒸気セルの約4倍の5mmの超長い光学アクセスを達成した。
集積化原子気相セル製造プロセスの実現性は, 厳しい環境下で連続30日間の時効試験(動作温度473K, 真空約1Pa)により検証した。
超長光路を応用し、飽和吸収やスピン揺らぎなどいくつかの典型的な量子効果を観測した。
最後に、超高感度の12 fT/Hz1/2のゼロ磁場量子磁気学も示した。
我々の業績は、マイクロファブリケートされた原子蒸気セルの潜在的な応用を広げ、超感度でチップスケールの量子センサーをスケーラブルに製造する方法を舗装する。
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