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，具有特殊的能級結構，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捕捉亞穩(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捕捉原子，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原位測量，從而研究原子之間的相互作用，或者獲得原子數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。

圖2為Aries16與進口sCMOS相機的數據對比，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）多幀數據的直方圖統計。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。