今天，对于高精度测量，原子干涉是最先进的技术。它的应用包括：构建绝对重力仪，研究精细结构常数的变化，测量旋转角速度，以及测试等效原理等。其敏感性源于：低温下粒子的行为可以像相干波，粒子的动量决定相干波波长。为了实现和保持干涉测量所需的相干条件，大多数的装置使用复杂的激光冷却和捕获原子方案，用以保持原子系综的温度在μK 范围。但现在，在新墨西哥Sandia 国家实验室, Grant Biedermann 等已经展示了一台原子干涉仪，它使用封闭于玻璃泡内的热原子气，取代传统的冷原子气。新装置消除了超高真空和激光冷却的需要，从而大大拓宽了原子干涉技术的应用范围。
原子干涉仪和光学干涉仪是基于同样的原理：物质波沿着两条不同的路径传播，之后重新结合，并可能导致相干叠加或相消。干涉产生的条纹，携带着各种效应的信息，例如重力效应，它修改描述传播原子的波函数的相位。由于干涉仪中的原子运动的速度比光速慢得多，相干原子将在更长的时间尺度上改变它们的相位。这使得原子干涉仪比光学干涉仪更灵敏。
一个领先的原子干涉测量技术是光脉冲原子干涉仪(LPAI)。LPAI 方案通常开始于原子的激光冷却(降温到百万分之一开尔文)。然后利用激光脉冲控制冷原子的外部自由度(位置、速度)，上述过程经由原子的内部自由度(不同的磁态和超精细态)与光的耦合。这样的脉冲可以有效地做如下工作：(1)作为物质波分束器，(2)作为物质波反射镜，从而实现干涉几何。
传统的LPAI 需要超冷原子窄的速度分布并与环境隔离。它只能通过在超高真空室内采用激光冷却方案来实现。是否有可能使用热原子保持在一个简单的蒸气室中，进而实现物质波干涉？在室温下，气室的方法曾被用于原子钟和磁强计。但要将它扩展到更一般的原子干涉仪却面临两个挑战：首先是原子自旋极化损失(它源于原子—原子碰撞以及原子和容器壁的碰撞)；二是原子的随机热运动。Biedermann 和同事们设计了一个巧妙的方案，解决了这两个挑战带来的问题。
为了应对原子的热扰动问题，Biedermann 等在一个宽的速度分布内，选择仅仅两类具有确定速度的原子，用以取代在传统的LPAI 中必须要做的——制备窄速度分布的冷原子系综。冷LPAI 与Biedermann 等装置之间的差异，可以用光学干涉仪的类比来说明。具有相干原子物质波的冷LPAI 干涉仪类似于具有相干光光源的光学干涉仪。而Biedermann 等用热原子蒸气做干涉，就像用普通灯泡发出的白色非相干光来探测干涉效应。
为选择两个原子子集，研究人员使用两束对射的拉曼激光，同时激发两组原子，分别具有速度+νz和−νz ，沿激光传播方向(见图)，νz的大小取决于拉曼激光束的频率。经过选择，上述拉曼激光按三脉冲序列“踢”原子到两条不同的路径(在所谓的Mach—Zehnder干涉配置中)。
Biedermann 等开发的热蒸气原子干涉仪方案。两束拉曼激光(波矢k1 和k2，频率ω1和ω2)选择属于两个速度类的原子(+νz和−νz)，并“踢”原子，进入相干路径……
Biedermann 和同事提出的解决方案包括同时检测两组参与干涉的速度分别为+νz和−νz的原子。作者使用了两个额外的对射探测光束，测量差分信号，并从中抽取相位差。拉曼激光“询问”热原子的时长，受限于原子渡越这些光束的平均时间。由于原子的热运动速度，这套方案最大的局限性是，与冷LPAI 相比，大大降低了相位干涉仪的灵敏度。利用15 μs的最大可用询问时间，这项工作展示的加速度灵敏度是10-2 g/√Hz(其中g 是在地球上局地的重力加速度，约9.8 ms-2)，这个测量精度低于现行最优冷原子干涉仪5 个数量级。然而，灵敏度不是唯一的功能参数。新方案与冷LPAI相比有两个重要的优势：首先，它可以以10 kHz 的速率采集数据，远高于冷原子LPAI 典型1 Hz的数据采集速率；第二个是可以测量更宽范围的加速度(高达88g)。
(中国科学院理化技术研究所戴闻编译自Carlos L. Garrido Alzar. Physics，April 17, 2017)
