每一次实验都从金属铷或钾开端：科研人员先将一条金属条加热至约750华氏度（约400摄氏度），在真空腔体内形成原子蒸气。随后，调谐到特定频率的激光束射入蒸气，经由过程“激光冷却”赓续抽取原子的动能，使其速度和温度敏捷降低。在完成激光冷却后，磁场陷阱接收，将原子进一步束缚并持续降温，最终形成几乎静止的超冷原子云。在微重力情况中，这类“物质波”可以膨胀得更大年夜、漂浮时光更长，科研人员也能获得更充裕的不雅测窗口，用于精确测量时光、重力和活动等物理量。
喷气推动实验室项目科学家杰森·威廉姆斯指出，在最低温度下，物质的行动与我们日常经验截然不合，波动性占据主导地位，超冷物质可以或许以意想不到的方法演变，同时供给极其周详的测量前提。进级后的冷原子实验室配备了更丰富的操控对象，使研究团队得以更深刻摸索宇宙的根本规律。今朝，该举措措施正支撑来自多国的五个研究团队开展基本物理研究，也被视为将来空间量子技巧的实验平台，面向地球科学义务和深空摸索应用。
冷原子实验室由美国喷气推动实验室（JPL）研制，外形与一台小型冰箱邻近，安装在空间站舱内，由地面团队长途操控。在空间站的微重力前提下，实验室可以在更低温度、更长演变时光下制造和不雅测超冷原子气体，使原子物质出现出明显的波动性、可在多个地位“共存”，甚至在特定前提下互相“穿透”等量子行动。在温度低于零下459华氏度（约零下237摄氏度）邻近、接近绝对零度时，原子云形成BEC，成为继固态、液态、气态和等离子体之后的“第五态”，其整体依然遵守量子力学的独特规律。
最新的进级模块于本年4月11日经由过程贸易补给飞翔被送入空间站，核心是经由从新设计的科学模块以及关键部件的更新。个中，新的磁陷阱构造可以在更大年夜范围内改变量子气体云的外形，赞助科学家研究原子在不合几何束缚下的性质变更。与此同时，经由改进的金属条为制备原子蒸气供给了更稳定、更优质的原子源。项目经理卡迈勒·乌德里里表示，这些改进进一步推动了人类对“量子世界界线”的控制才能，将可达到的极低温度和可操控的量子态范围再次延长。
冷原子实验室也是人类初次在地球轨道上常态化制备玻色–爱因斯坦凝集态的平台，被视为“量子技巧在空间靠得住运行”的重要验证。副项目科学家伊桑·埃利奥特指出，上世纪的“量子革命”带来了激光、手机、磁共振成像等技巧，如今团队在空间站开展的是“量子2.0”阶段——直接操控大年夜标准量子态，欲望由此孕育出新一代量子传感、量子测量等关键技巧。
为了在空间站实现这些复杂实验，NASA将本来须要占满实验室一整间房的激光器、反射镜和控制设备浓缩在一套机架内，并确保其在经久在轨情况下稳定运行。喷气推动实验室负责该举措措施的设计、建造和运营治理，加州理工学院则承担整体项目治理。冷原子实验室附属于NASA科学义务理事会生物与物理科学部分，该部分应用空间的独特前提开展在地面无法完成的科学研究，既为将来深空载人摸索供给生命支撑和工程基本，也在过程中催生可惠及地球生活的新发明与新技巧。
乌德里里强调，此次进级不仅展示了NASA在空间量子技巧范畴保持美国领先地位的才能，也为将来一系列量子仪器的成熟铺平门路，例如用于基本物理、导航定位、时光基准以及对地球、月球及更遥远天体进行重力感测的物质波干涉仪等。跟着进级后的冷原子实验室从新投入运行，国际空间站上的这间“轨道量子实验室”正推动人类在量子科学未知范畴持续深刻摸索。
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