Physiker „spielten“ Baseball: Einzelne Atome wurden mit Hilfe von Licht geschleudert

Physiker aus Japan und Südkorea berichteten von erfolgreichen „Durchgängen“ gekühlter Rubidiumatome über eine Distanz von 4,2

µm bei Geschwindigkeiten bis 65 cm/s.Frei fliegende Atome bewegen sich von einem Ort zum anderen, ohne von einer optischen Falle erfasst zu werden oder mit dieser zu interagieren. Die Technologie wird für die Entwicklung von Quantencomputern und die Untersuchung der Kollision einzelner Atome nützlich sein.

Um frei fliegende Atome zu erschaffen,Die Forscher kühlten Rubidiumatome auf fast 0 K (nahe dem absoluten Nullpunkt) und fingen sie mit einem 800-nm-Laser in optischen Fallen ein. Eine solche Falle bewegt sich mit Beschleunigung und bewegt das Atom in eine bestimmte Richtung. Nach dem Abschalten des Lasers bewegt sich das Atom von selbst, bis es von einer anderen optischen Falle eingefangen wird.

Die Forscher testeten die Technologie ineine Reihe von Experimenten. Zusätzlich zum Werfen und Einfangen von Atomen zeigten sie, dass winzige "Kugeln" durch eine andere stationäre optische Falle geworfen werden können, ohne dabei von anderen Atomen beeinflusst zu werden. Physiker konnten in etwa 94 % der Fälle frei fliegende Atome erzeugen.

Diese Studie ist Teil eines Projekts, das darauf abzieltzur Entwicklung des Quantencomputings. Die Hauptaufgabe, die Wissenschaftler lösen, besteht in der Verwendung optischer Fallen, um Atome in einer bestimmten Anordnung zu organisieren.

Solche fliegenden Atome könnten einen neuen Typ lieferndynamisches Quantencomputing, mit dem Sie die relative Anordnung von Qubits – den Quantenäquivalenten binärer Bits – freier ändern können. Sie können auch verwendet werden, um einzelne Atome zur Kollision zu bringen, was Atom für Atom ein neues Feld der Chemie erschließt.

Jaeuk Ahn, Co-Autor der Studie am Korea Advanced Institute of Science and Technology

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Auf dem Cover: eine künstlerische Illustration eines Atoms, das von einer optischen Falle zur anderen geworfen wird. Bild: Jaewook Ahn, Korea Advanced Institute of Science and Technology