פיזיקאים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה ומאוניברסיטת קולורדו יצרו מטא-משטח
פינצטה אופטית מסורתית, ליצירהאשר זכו בפרס נובל לשנת 2018, הן עדשות מגושמות בגודל סנטימטר ומערכות אופטיות מורכבות. בעבודתם, שפורסמה בכתב העת PRX Quantum, השתמשו החוקרים בצלחת זכוכית מרובעת באורך של כ-4 מ"מ. מדענים הניחו מיליוני עמודים זעירים בגובה של כמה מאות ננומטרים על פני השטח שלו.
סכימה של המכשיר. תמונה: שון קלי/NIST
מטא-שטח אופטי כזה מתמקדאור לייזר ללכוד, לתפעל ולהציג אטומים בודדים. שלא כמו פינצטה אופטית רגילה, המכשיר יכול לפעול בוואקום המכיל ענן של אטומים כלואים.
אור בולט, בעל צורה פשוטה במיוחד,הידוע כגל מטוס פוגע בקבוצות של ננו-עמודים זעירים, מסבירים המדענים. קבוצות של ננו-עמודים הופכות גלים מישוריים לסדרה של גלים קטנים - גלים, שכל אחד מהם אינו מסונכרן מעט עם השני. כתוצאה מכך, גלים שכנים מגיעים לשיאם בזמנים מעט שונים. גלים אלו מתחברים או "מפריעים" זה לזה וממקדים את כל האנרגיה שלהם במיקום מסוים - מיקום האטום שיילכד.
מכשיר ננופילר. תמונה: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum
תלוי בזווית שבה הנכנסגלי אור מישוריים תקפים על ננו-עמודים, גלים ממוקדים במקומות שונים, מה שמאפשר למערכת האופטית ללכוד מספר אטומים בודדים הממוקמים במקומות מעט שונים זה מזה. בעבודתם, המדענים השתמשו במטא-שטח כדי ללכוד תשעה אטומים בודדים של רובידיום. המחברים מציינים שמערכת מוגדלת תוכל להחזיק מאות אטומים בודדים.
העדשה שפותחה במהלך הניסויהחזיק את האטומים במקומם במשך כ-10 שניות. זה מספיק כדי ללמוד את התכונות המכניות הקוונטיות של חלקיקים ולהשתמש בהם כדי לאחסן מידע קוונטי.
קרא עוד:
מדענים צילמו יצור מוזר עם מחושים, שלדעתם הם פרח
על הירח הם מצאו מקום בו הטמפרטורה תמיד נוחה לבני אדם
הופיע בינה מלאכותית שמנטרת תהליכים ומציעה חוקים חדשים של הפיזיקה