里德堡原子是指核外電子被激發到主量子數n很高的能態（一般n>10）的原子，具有極大的電偶極矩和相對較長的壽命，在量子計算和量子傳感等領域有重要的應用前景。如基于里德堡原子的電磁波探測具有可溯源、靈敏度高等特點，可應用于微波電場計量、太赫茲成像等方面。

      在此背景下，近期國家標準化管理委員會發布了《量子精密測量中里德堡原子制備方法》國家標準。該標準明確規范了里德堡原子的三種制備方法，包括：

1.單光子吸收法里德堡原子制備實施方案

      該制備方法使用的激光器波長大多處于紫光和紫外波段(銣原子-297 nm,銫原子-319 nm)，激光器線寬≤100 kHz、功率≥1 mW。

      將激光器頻率精確鎖定在基態至里德堡態6S_（1/2）→nP_{（1/2，3/2）}躍遷頻率，調節激光的偏振、輸出功率等參數，使光束聚焦作用于基態原子，當原子吸收一個光子能量hv等于基態與里德堡態的能級差ΔE，則實現了里德堡原子的制備。

2.雙光子吸收法里德堡原子制備實施方案

       該制備方法需要兩臺激光器，一臺激光波長范圍在780 nm(銣原子)或852 nm(銫原子)，用于操控原子從基態到第一激發態躍遷，線寬≤100 kHz，功率≥10 uW，可以通過原子飽和吸收光譜將激光頻率精確鎖定；另一臺激光波長范圍為478~488nm(銣原子)或508~518nm(銫原子)，操控原子從第一激發態至里德堡態躍遷，線寬≤100kHz，功率≥30mW，可以利用原子電磁誘導透明吸收光譜或光學超穩腔鎖定激光頻率。

      將兩臺激光器頻率精確鎖定后，使兩束激光同時作用于原子，調節激光偏振功率、光斑大小等參數，當基態原子吸收兩個不同能量的光子，借助中間態躍遷至里德堡態(如6S_（1/2）→6P_{（1/2，3/2）}→nS_（1/2），nD_{（3/2，5/2）})。

3.三光子吸收法里德堡原子制備實施方案

      該制備方法需要三臺激光器，完成從基態通過兩個中間態再到里德堡態的躍遷，銣原子(5S_(1/2)→5P_(1/2,3/2)→nD_(3/2,5/2)→nP_(1/2,3/2)/nF)可采用波長分別為780nm、785±15 nm和1375±125 nm的激光進行激發制備。銫原子(6S_（1/2）→6P_(1/2,3/2)

→nS_（1/2）→nP_(1/2,3/2))可采用波長分別為 852nm、1425±75 nm和850±50 nm的激光來實現。

      將三臺激光器頻率分別精確鎖定，使三束激光同時作用于原子，調節激光偏振功率、光斑大小等參數，當基態原子吸收三個不同能量的光子，借助兩個中間態躍遷至里德堡態。

      該標準同時規范了檢驗里德堡原子制備的指標：原子數量、原子密度、光學厚度以及里德堡態的保真度，并指出可以通過吸收光譜法、熒光探測法和選擇場電離法進行探測，從而驗證里德堡原子是否制備成功。

      該國家標準的發布，對里德堡原子在量子精密測量領域的應用具有重要推動作用及指導意義，也為里德堡原子在微波計量、太赫茲成像、通信雷達等領域的應用奠定了基礎。

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