미국 국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology)와 콜로라도 대학교(University of Colorado)의 물리학자들이 메타표면을 만들었습니다.
창조를 위한 전통적인 광학 핀셋2018년 노벨상을 수상한 것은 부피가 큰 센티미터 크기의 렌즈와 복잡한 광학 시스템입니다. PRX Quantum 저널에 발표된 그들의 연구에서 연구원들은 약 4mm 길이의 정사각형 유리판을 사용했습니다. 과학자들은 표면에 수백 나노미터 높이의 수백만 개의 작은 기둥을 적용했습니다.
장치의 구성표. 이미지: Sean Kelley/NIST
이러한 광학 메타표면은개별 원자를 포획, 조작 및 표시하기 위한 레이저 광. 기존의 광학 핀셋과 달리 장치는 갇힌 원자 구름을 포함하는 진공에서 작동할 수 있습니다.
특히 단순한 형태의 입사광,과학자들은 평면파로 알려진 작은 나노기둥 그룹을 공격한다고 설명합니다. 나노기둥 그룹은 평면파를 일련의 작은 파동(웨이블렛)으로 바꾸며, 각각은 다음과 약간 동기화되지 않습니다. 결과적으로 이웃한 웨이블릿은 약간 다른 시간에 최고점에 도달합니다. 이 웨이블릿은 서로 결합하거나 "간섭"하고 모든 에너지를 특정 위치, 즉 포획할 원자의 위치에 집중시킵니다.
나노기둥 장치. 이미지: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum
들어오는 각도에 따라평면 광파는 나노기둥에 입사하고 웨이블릿은 서로 다른 위치에 초점이 맞춰져 광학 시스템이 서로 약간 다른 위치에 있는 여러 개별 원자를 캡처할 수 있습니다. 그들의 연구에서 과학자들은 메타표면을 사용하여 9개의 개별 루비듐 원자를 포착했습니다. 저자들은 확장된 시스템이 수백 개의 개별 원자를 보유할 수 있을 것이라고 언급했습니다.
실험 중 개발된 렌즈약 10초 동안 원자를 제자리에 유지했습니다. 이것은 입자의 양자 역학적 특성을 연구하고 양자 정보를 저장하는 데 사용하기에 충분합니다.
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