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近日，中國科學院西安光學精密機械研究所在智能光鑷研究方面取得進展。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在PhotoniX上。全息光鑷是構(gòu)造新穎物質(zhì)結(jié)構(gòu)、研究細胞相互作用、實現(xiàn)量子計算的重要手段。該技術(shù)通過光場調(diào)控手段構(gòu)建多光阱，同時捕獲并操控多個粒子，從而將它們排列組裝成特定圖案結(jié)構(gòu)。在實際應(yīng)用過程中，并行操控易使粒子間發(fā)生碰撞，尤其是對于高密度的微粒集群，繼而引起粒子團聚或丟失，使得組裝結(jié)構(gòu)存在缺陷，因而需要分批、依次將微粒移動到目標位置，致使組裝效率低下。該團隊受無人機集群控制和水下機器人隊列操縱技術(shù)啟發(fā)，提出了人工勢場全息光鑷，解決了多微粒動態(tài)光學微操控過程中粒子間相互碰撞問題，實現(xiàn)了微粒集群的全并行最優(yōu)路徑控制和結(jié)構(gòu)組裝。這一技術(shù)通過人工智能算法為光阱中的微粒額外添加虛擬排斥場（排斥作用力與微粒間距成反比），使微粒在碰撞即將發(fā)生時通過局部位移繞過障礙。研究顯示，基于這一技術(shù)，可通過全額并行操控實現(xiàn)對微粒陣列的無缺陷組裝，使組裝效率最大化，同時通過匈牙利算法得到的最小路徑優(yōu)化方案可以實現(xiàn)不同圖案間的轉(zhuǎn)換。上述成果有助于推進光鑷在多比特量子計算、微納級顯示和生命科學等領(lǐng)域中的應(yīng)用，對于發(fā)展其他微觀物質(zhì)組裝方法具有啟示意義。論文鏈接基于人工勢場全息光鑷的微粒陣列無缺陷全并行組裝及變換