Φυσικοί από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας και το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο δημιούργησαν μια μετα-επιφάνεια
Παραδοσιακά οπτικά τσιμπιδάκια, για τη δημιουργίαπου τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ το 2018, είναι ογκώδεις φακοί μεγέθους εκατοστών και πολύπλοκα οπτικά συστήματα. Στην εργασία τους, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό PRX Quantum, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τετράγωνη γυάλινη πλάκα μήκους περίπου 4 χιλιοστών. Οι επιστήμονες έχουν εφαρμόσει εκατομμύρια μικροσκοπικές στήλες ύψους αρκετών εκατοντάδων νανόμετρων στην επιφάνειά του.
Σχέδιο της συσκευής. Εικόνα: Sean Kelley/NIST
Μια τέτοια οπτική μετα-επιφάνεια εστιάζειφως λέιζερ για παγίδευση, χειρισμό και εμφάνιση μεμονωμένων ατόμων. Σε αντίθεση με τα συμβατικά οπτικά τσιμπιδάκια, η συσκευή μπορεί να λειτουργεί σε κενό που περιέχει ένα σύννεφο παγιδευμένων ατόμων.
Φως πρόσπτωσης, με ιδιαίτερα απλό σχήμα,γνωστό ως αεροπλάνο κύμα χτυπά ομάδες μικροσκοπικών νανοκολόνων, εξηγούν οι επιστήμονες. Ομάδες νανοπυλώνων μετατρέπουν τα επίπεδα κύματα σε μια σειρά από μικρά κύματα - κυματίδια, καθένα από τα οποία είναι ελαφρώς ασυγχρονισμένο με το επόμενο. Ως αποτέλεσμα, τα γειτονικά κυματίδια φτάνουν στο αποκορύφωμά τους σε ελαφρώς διαφορετικούς χρόνους. Αυτά τα κυματίδια συνδυάζονται ή «παρεμβαίνουν» μεταξύ τους και εστιάζουν όλη τους την ενέργεια σε μια συγκεκριμένη θέση - τη θέση του ατόμου που θα συλληφθεί.
Συσκευή νανοκολώνας. Εικόνα: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum
Ανάλογα με τη γωνία στην οποία η εισερχόμενηΤα επίπεδα κύματα φωτός προσπίπτουν σε νανοκολόνες, τα κυματίδια εστιάζονται σε διαφορετικά σημεία, γεγονός που επιτρέπει στο οπτικό σύστημα να συλλαμβάνει έναν αριθμό μεμονωμένων ατόμων που βρίσκονται σε ελαφρώς διαφορετικά σημεία το ένα από το άλλο. Στην εργασία τους, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια μετα-επιφάνεια για να συλλάβουν εννέα μεμονωμένα άτομα ρουβιδίου. Οι συγγραφείς σημειώνουν ότι ένα κλιμακωμένο σύστημα θα μπορεί να χωρέσει εκατοντάδες μεμονωμένα άτομα.
Ο ανεπτυγμένος φακός κατά τη διάρκεια του πειράματοςκράτησε τα άτομα στη θέση τους για περίπου 10 δευτερόλεπτα. Αυτό είναι αρκετό για να μελετήσουμε τις κβαντομηχανικές ιδιότητες των σωματιδίων και να τις χρησιμοποιήσουμε για την αποθήκευση κβαντικών πληροφοριών.
Διαβάστε περισσότερα:
Οι επιστήμονες κινηματογράφησαν ένα παράξενο πλάσμα με πλοκάμια, το οποίο παρεξήγησαν με λουλούδι
Στο φεγγάρι, βρήκαν ένα μέρος όπου η θερμοκρασία είναι πάντα άνετη για τους ανθρώπους
Το AI έχει εμφανιστεί που παρακολουθεί τις διαδικασίες και προτείνει νέους νόμους της φυσικής