米国国立標準技術研究所(NIST)とコロラド大学の物理学者は、メタサーフェスを作成しました。
創作用の伝統的な光ピンセット2018 年にノーベル賞を受賞したのは、かさばるセンチメートル サイズのレンズと複雑な光学系です。ジャーナル PRX Quantum に掲載された研究では、研究者は長さ約 4 mm の正方形のガラス板を使用しました。科学者たちは、数百ナノメートルの高さの数百万の小さな柱をその表面に適用しました。
デバイスのスキーム。画像: ショーン・ケリー/NIST
そのような光学的メタサーフェスは焦点を合わせます個々の原子をトラップ、操作、表示するためのレーザー光。従来の光ピンセットとは異なり、デバイスはトラップされた原子の雲を含む真空で動作できます。
特にシンプルな形状の入射光は、平面波として知られている小さなナノピラーのグループに衝突すると、科学者は説明します。ナノピラーのグループは、平面波を一連の小さな波 (ウェーブレット) に変え、それぞれが次の波とわずかに同期していません。その結果、隣接するウェーブレットはわずかに異なる時間にピークに達します。これらのウェーブレットは互いに結合または「干渉」し、すべてのエネルギーを特定の位置 (捕捉する原子の位置) に集中させます。
ナノピラーデバイス。画像: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum
入ってくる角度によって平面光波はナノピラーに入射し、ウェーブレットはさまざまな場所に集束します。これにより、光学システムは、互いにわずかに異なる場所にある多数の個々の原子をキャプチャできます。彼らの研究では、科学者はメタサーフェスを使用して、ルビジウムの 9 つの個々の原子を捕捉しました。著者らは、スケールアップされたシステムは何百もの個々の原子を保持できると述べています。
実験中の開発レンズ約10秒間、原子を所定の位置に保持しました。これは、粒子の量子力学的特性を研究し、それらを使用して量子情報を保存するには十分です。
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