美国国家标准与技术研究所(NIST)正在创建基于冷原子传感器的项目，该项目代表了一种新的计量学方法，旨在建立一系列芯片尺度的工具来实现将囚禁冷原子作为传感器应用在真实世界当中。

对于包括惯性力之类的重要物理现象，如加速和旋转、重力、磁场、真空和时间来说，冷原子可能是一个非常有利的传感器。然而，这些方面的应用仍然受限于实验室场景。事实证明，构建由冷原子制成的坚固、可在现场部署的量子传感器非常困难。这主要是因为创建和控制这些特殊气体所需的设备非常复杂。这些装置通常需要多台激光器，数百个光学器件以及对外部磁场和电场的精确控制。

这个冷芯技术(CCT)项目旨在通过将最新的光子元器件与冷原子集成在一起来应对这一挑战。通过显著减少输入激光束的数量或块状光学器件的数量，光子学具有极大地简化冷原子所需的光学设施的能力。纳米光子元件具有独特的功能，例如强大的原子-光子耦合，可用于制造用于计量学和量子科学的新的原子器件。这个项目也旨在使用新的软件工具和最新的制造技术来系统工程化冷原子和光子元器件的集成，以实现下一代基于冷原子的计量。

集成设备通常使用原子物理学中的标准主力元素铷以外的其他原子。因为不同元素可能对于不同测量有着不同的优势。虽然铷元素可用于许多测量领域，但锂元素则可能更适合测量真空。锶对于原子钟是更好的，并且对于惯性感测可能是有利的。分子则可能对于测量温度更有用。要了解如何使用这些不同的元素来构建设备，就需要重新了解它们的复杂结构是如何影响小型化激光冷却设备的性能的。

该平台第一个旗舰设备是冷原子真空标准（CAVS）。在专门设计的阱中，背景分子与囚禁Li原子之间的碰撞将导致Li原子以一定的概率从阱中被撞出，如图所示。CAVS通过测量冷原子在阱中的寿命来对真空中的背景分子进行计数，进而可以利用它来制造一个绝对数密度传感器。CAVS是实验室规模的标准，但该项目力求通过利用光子元器件将其缩小为可封装的设备，使其成为电离规的替代品。CAVS的便携式版本p-CAVS目前正在开发当中。它的核心是一个光子光栅芯片，该芯片接收单个输入光束，并产生囚禁原子所需光束。另外，芯片有一个原子孔，可以在其后放置专门设计的碱元素原子源。孔径允许输入光束通过并与源中的原子相互作用更长时间，用于预减速原子。这项创新使人们能够捕获理想的用于真空传感器的Li原子。

下一代基于冷原子的传感器有望带来计量学的革命，从而影响加速度、旋转、磁场、电场、黑体辐射、温度、真空甚至时间的测量。CCT平台项目重点是将这些技术带入现实世界，在未来用冷原子建立新的测量体系。