Fysikere fra National Institute of Standards and Technology og University of Colorado har skabt en metasurface
Traditionel optisk pincet, til skabelsensom blev tildelt Nobelprisen i 2018, er voluminøse centimeter store linser og komplekse optiske systemer. I deres arbejde, offentliggjort i tidsskriftet PRX Quantum, brugte forskerne en firkantet glasplade på omkring 4 mm lang. Forskere har påført millioner af små søjler flere hundrede nanometer høje på overfladen.
Enhedens skema. Billede: Sean Kelley/NIST
Sådan en optisk metaflade fokusererlaserlys til at fange, manipulere og vise individuelle atomer. I modsætning til konventionel optisk pincet kan enheden fungere i et vakuum indeholdende en sky af fangede atomer.
Indfaldende lys, der har en særlig enkel form,kendt som en flybølge rammer grupper af bittesmå nanopiller, forklarer forskerne. Grupper af nanopiller forvandler plane bølger til en række små bølger - wavelets, som hver især er lidt ude af sync med den næste. Som et resultat når nabobølger deres højdepunkt på lidt forskellige tidspunkter. Disse wavelets kombinerer eller "interfererer" med hinanden og fokuserer al deres energi på et bestemt sted - placeringen af det atom, der skal fanges.
Nanopillar enhed. Billede: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum
Afhængig af den vinkel, som den indkommendeplane lysbølger falder ind på nanopiller, bølger er fokuseret forskellige steder, hvilket gør det muligt for det optiske system at fange en række individuelle atomer placeret lidt forskellige steder fra hinanden. I deres arbejde brugte forskerne en metasurface til at fange ni individuelle atomer af rubidium. Forfatterne bemærker, at et opskaleret system vil være i stand til at rumme hundredvis af individuelle atomer.
Den udviklede linse under eksperimentetholdt atomerne på plads i cirka 10 sekunder. Dette er nok til at studere partiklernes kvantemekaniske egenskaber og bruge dem til at lagre kvanteinformation.
Læs mere:
Forskere filmede et mærkeligt væsen med fangarme, som de forvekslede med en blomst
På månen fandt de et sted, hvor temperaturen altid er behagelig for mennesker
AI er dukket op, der overvåger processer og foreslår nye fysiklove