里德堡原子是指核外电子被激发到主量子数n很高的能态（一般n>10）的原子，具有极大的电偶极矩和相对较长的寿命，在量子计算和量子传感等领域有重要的应用前景。如基于里德堡原子的电磁波探测具有可溯源、灵敏度高等特点，可应用于微波电场计量、太赫兹成像等方面。

在此背景下，近期国家标准化管理委员会发布了《量子精密测量中里德堡原子制备方法》国家标准。该标准明确规范了里德堡原子的三种制备方法，包括：

1.单光子吸收法里德堡原子制备实施方案

该制备方法使用的激光器波长大多处于紫光和紫外波段(铷原子-297 nm,铯原子-319 nm)，激光器线宽≤100 kHz、功率≥1 mW。

将激光器频率精确锁定在基态至里德堡态6S_（1/2）→nP_{（1/2，3/2）}跃迁频率，调节激光的偏振、输出功率等参数，使光束聚焦作用于基态原子，当原子吸收一个光子能量hv等于基态与里德堡态的能级差ΔE，则实现了里德堡原子的制备。

2.双光子吸收法里德堡原子制备实施方案

该制备方法需要两台激光器，一台激光波长范围在780 nm(铷原子)或852 nm(铯原子)，用于操控原子从基态到第一激发态跃迁，线宽≤100 kHz，功率≥10 uW，可以通过原子饱和吸收光谱将激光频率精确锁定；另一台激光波长范围为478~488nm(铷原子)或508~518nm(铯原子)，操控原子从第一激发态至里德堡态跃迁，线宽≤100kHz，功率≥30mW，可以利用原子电磁诱导透明吸收光谱或光学超稳腔锁定激光频率。

将两台激光器频率精确锁定后，使两束激光同时作用于原子，调节激光偏振功率、光斑大小等参数，当基态原子吸收两个不同能量的光子，借助中间态跃迁至里德堡态(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备实施方案

该制备方法需要三台激光器，完成从基态通过两个中间态再到里德堡态的跃迁，铷原子(5S_(1/2)→5P_(1/2,3/2)→nD_(3/2,5/2)→nP_(1/2,3/2)/nF)可采用波长分别为780nm、785±15 nm和1375±125 nm的激光进行激发制备。铯原子(6S_（1/2）→6P_(1/2,3/2)

→nS_（1/2）→nP_(1/2,3/2))可采用波长分别为 852nm、1425±75 nm和850±50 nm的激光来实现。

将三台激光器频率分别精确锁定，使三束激光同时作用于原子，调节激光偏振功率、光斑大小等参数，当基态原子吸收三个不同能量的光子，借助两个中间态跃迁至里德堡态。

该标准同时规范了检验里德堡原子制备的指标：原子数量、原子密度、光学厚度以及里德堡态的保真度，并指出可以通过吸收光谱法、荧光探测法和选择场电离法进行探测，从而验证里德堡原子是否制备成功。

该国家标准的发布，对里德堡原子在量子精密测量领域的应用具有重要推动作用及指导意义，也为里德堡原子在微波计量、太赫兹成像、通信雷达等领域的应用奠定了基础。

天之衡量子科技专业提供里德堡原子制备及应用所需设备。