美國國防預先研究計劃局（DARPA）日前已選擇了八個行業機構和大學的研究團隊，共同參與研究本周啟動的“原子蒸氣科學新技術”（SAVaNT：Science of Atomic Vapors for New Technologies）項目。這些團隊將開發創新性方法來挑戰室溫下原子蒸氣的性能極限，並嘗試將該技術的獨特優勢應用到國防領域。項目團隊由ColdQuanta公司、佐治亞理工學院、加拿大量子谷創意實驗室、Rydberg技術公司、Twinleaf LLC公司、科羅拉多大學、馬里蘭大學、威廉瑪麗學院組成。DARPA還選擇了另外一家研究團隊，但目前未簽訂合同，預計將在未來幾個月內完成合同簽訂。
信息科學和傳感領域的量子研究展現出將其應用到一系列國防領域的巨大希望。然而，將實驗室突破轉化為實際應用所面臨的一大障礙是：冷卻並捕獲原子，以利用其量子特性所需的設備量巨大。SAVaNT項目團隊將專註於暖原子蒸氣而不是冷原子蒸氣技術。這種方法不需要複雜的激光冷卻，並可以使用更多的原子，從而增強信號。然而，該方法面臨的挑戰在於“熱環境效應”（即使在室溫下）會顯著降低量子相干性的持續時間。因此，項目團隊將重點研究如何提高室溫下原子蒸氣的相干性。
為此，SAVaNT項目團隊將為解決重要國防領域應用和跨越技術鴻溝所需的新技術奠定基礎。將在小體積、輕重量、低功耗（SWaP）、高靈敏度的電場和磁場測量應用，需要強原子-光耦合的量子信息科學應用等方面進行研究。
該計劃分為兩個階段實施，並根據原子蒸氣技術將產生最大影響力的應用領域分為三個技術領域：里德堡電場測量、矢量磁場測量和蒸氣量子電動力學（vQED）。階段1將側重於演示驗證旨在解決技術挑戰的物理學基礎進展，階段2將演示驗證集成的台式物理封裝包，並描述性能應用空間。
SAVaNT項目研究團隊計劃利用不同的方法在室溫下保持量子相干性，其中，里德堡電場測量方面將開展以下工作：
1.加拿大量子谷創意實驗室團隊將研究新型原子蒸氣室設計和讀取方法，以開發用於高靈敏度里德堡靜電測量的低SWaP設備；
2. ColdQuanta公司團隊將尋求在原子蒸氣室中的里德堡原子傳感器中結合RF外差檢測和新型場增強技術，實現高靈敏度和窄瞬時帶寬；3. Rydberg技術公司團隊尋求通過開發新型蒸氣製備和讀取方法以及激光穩定技術來提高里德堡電場測量的靈敏度。
矢量磁場測量方面將開展以下工作：
1.Twinleaf LLC公司團隊旨在使用高鹼密度量子系統開發一種具有高精度和高靈敏性的新型矢量磁場傳感器，並使用鹼自旋保持塗層延長量子相干時間；
2.科羅拉多大學團隊尋求在小型MEMS蒸氣室中開發一種新型矢量-標量原子磁力計，通過結合兩種獨立的測量協議和腔增強技術，期望可以同時達到高精度和高靈敏度；
3.威廉瑪麗學院團隊將使用一種新的矢量場提取方法，該方法基於對蒸氣室中原子集合的全光激發和電磁感應透明（EIT）詢問，把準確性、長期穩定性和矢量模態結合到單個傳感單元中。
蒸氣量子電動力學方面將開展以下工作：
1.佐治亞理工學院團隊將專註於新型平台的研發，該平台基於與芯片級納米光子諧振器集成的新型槽結構，以實現量子信息應用中原子-光耦合的數量級改進；
2.馬里蘭大學團隊尋求通過將原子蒸氣與利用慢光和定位效應的新型芯片級高Q納米光子腔集成來實現強原子-光耦合。
