National Institute of Standards and Technologyn ja Coloradon yliopiston fyysikot ovat luoneet metapinnan
Perinteiset optiset pinsetit luomiseenNobel-palkinnon vuonna 2018 saaneet ovat isoja senttimetrin kokoisia linssejä ja monimutkaisia optisia järjestelmiä. PRX Quantum -lehdessä julkaistussa työssään tutkijat käyttivät neliömäistä lasilevyä, jonka pituus oli noin 4 mm. Tutkijat ovat levittäneet sen pintaan miljoonia pieniä, useita satoja nanometrejä korkeita pylväitä.
Laitteen kaava. Kuva: Sean Kelley/NIST
Tällainen optinen metapinta keskittyylaservalo yksittäisten atomien vangitsemiseen, käsittelemiseen ja näyttämiseen. Toisin kuin perinteiset optiset pinsetit, laite voi toimia tyhjiössä, joka sisältää loukkuun jääneiden atomien pilven.
Tuleva valo, jolla on erityisen yksinkertainen muoto,Tiedemiehet selittävät, että se tunnetaan tasoaallona, joka iskee pienten nanopilarien ryhmiin. Nanopilarien ryhmät muuttavat tasoaallot sarjaksi pieniä aaltoja - aaltoja, joista jokainen on hieman epätahdissa seuraavan kanssa. Tämän seurauksena viereiset aallot saavuttavat huippunsa hieman eri aikoina. Nämä aallot yhdistyvät tai "häiritsevät" toisiaan ja keskittävät kaiken energiansa tiettyyn paikkaan - siepattavan atomin sijaintiin.
Nanopillar laite. Kuva: T.-W. Hsu et ai., PRX Quantum
Riippuen kulmasta, jossa sisääntulevatasovaloaallot osuvat nanopilareihin, aallot fokusoituvat eri paikkoihin, mikä mahdollistaa optisen järjestelmän vangita joukon yksittäisiä atomeja, jotka sijaitsevat hieman eri paikoissa toisistaan. Työssään tutkijat käyttivät metapintaa vangitakseen yhdeksän yksittäistä rubidiumatomia. Kirjoittajat huomauttavat, että laajennettu järjestelmä pystyy pitämään satoja yksittäisiä atomeja.
Kehitetty linssi kokeen aikanapiti atomit paikoillaan noin 10 sekuntia. Tämä riittää hiukkasten kvanttimekaanisten ominaisuuksien tutkimiseen ja niiden käyttämiseen kvanttiinformaation tallentamiseen.
Lue lisää:
Tiedemiehet kuvasivat oudon olennon lonkeroilla, joita he luulivat kukaksi
Kuusta he löysivät paikan, jossa lämpötila on aina mukava ihmisille
Tekoäly on ilmestynyt, joka valvoo prosesseja ja ehdottaa uusia fysiikan lakeja