Fizycy z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii oraz Uniwersytetu Kolorado stworzyli metapowierzchnię
Tradycyjne pęsety optyczne, do kreacjiktóre otrzymały Nagrodę Nobla w 2018 roku, to nieporęczne centymetrowe soczewki i złożone układy optyczne. W swojej pracy, opublikowanej w czasopiśmie PRX Quantum, naukowcy wykorzystali kwadratową szklaną płytkę o długości około 4 mm. Naukowcy nałożyli na jego powierzchnię miliony maleńkich kolumn o wysokości kilkuset nanometrów.
Schemat urządzenia. Zdjęcie: Sean Kelley/NIST
Taka optyczna metapowierzchnia skupia sięświatło laserowe do pułapkowania, manipulowania i wyświetlania pojedynczych atomów. W przeciwieństwie do konwencjonalnych pęsety optycznej urządzenie może działać w próżni zawierającej chmurę uwięzionych atomów.
Światło padające o szczególnie prostym kształcie,Naukowcy wyjaśniają, że znana jako fala płaska uderza w grupy maleńkich nanofilarów. Grupy nanofilarów zamieniają fale płaskie w serię małych fal - fal, z których każda jest nieco niezsynchronizowana z następną. W rezultacie sąsiednie fale osiągają swój szczyt w nieco innym czasie. Falki te łączą się lub „interferują” ze sobą i skupiają całą swoją energię w określonym miejscu - lokalizacji atomu, który ma zostać przechwycony.
Urządzenie Nanopillar. Zdjęcie: T.-W. Hsu i wsp., PRX Quantum
W zależności od kąta przychodzącegopłaskie fale świetlne padają na nanofilary, fale są skupione w różnych miejscach, co pozwala na wychwytywanie przez układ optyczny wielu pojedynczych atomów znajdujących się w nieco odmiennych od siebie miejscach. W swojej pracy naukowcy wykorzystali metapowierzchnię do wychwycenia dziewięciu pojedynczych atomów rubidu. Autorzy zauważają, że powiększony system będzie w stanie pomieścić setki pojedynczych atomów.
Opracowany obiektyw podczas eksperymentuutrzymywał atomy na miejscu przez około 10 sekund. To wystarczy, aby zbadać kwantowe właściwości mechaniczne cząstek i wykorzystać je do przechowywania informacji kwantowych.
Czytaj więcej:
Naukowcy sfilmowali dziwne stworzenie z mackami, które pomylili z kwiatem
Na Księżycu znaleźli miejsce, w którym temperatura jest zawsze komfortowa dla ludzi
Pojawiła się sztuczna inteligencja, która monitoruje procesy i proponuje nowe prawa fizyki