Fizicienii dezvoltă „pensete optice” care manipulează atomii individuali

Fizicienii de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie și de la Universitatea din Colorado au creat o metasuprafață

acoperite cu nanoppilari. Această lentilă interacționează cu lumina și este capabilă să captureze și să rețină un grup de atomi individuali timp de câteva secunde.

Pensetă optică tradițională, pentru creațiecare au fost distinse cu Premiul Nobel în 2018, sunt lentile voluminoase de dimensiuni centimetrice și sisteme optice complexe. În munca lor, publicată în jurnalul PRX Quantum, cercetătorii au folosit o placă pătrată de sticlă de aproximativ 4 mm lungime. Oamenii de știință au aplicat milioane de coloane minuscule de câteva sute de nanometri înălțime pe suprafața sa.

Schema dispozitivului. Imagine: Sean Kelley/NIST

O astfel de metasuprafață optică se concentreazălumină laser pentru a capta, manipula și afișa atomii individuali. Spre deosebire de pensetele optice convenționale, dispozitivul poate funcționa în vid, care conține un nor de atomi prinși.

Lumină incidentă, având o formă deosebit de simplă,cunoscută sub numele de undă plană lovește grupuri de nanopiloni minuscule, explică oamenii de știință. Grupuri de nanopilari transformă undele plane într-o serie de unde mici - wavelets, fiecare dintre acestea fiind ușor desincronizat cu următorul. Ca rezultat, waveletele învecinate ating apogeul în momente ușor diferite. Aceste wavelets se combină sau „interferează” între ele și își concentrează toată energia într-o locație specifică - locația atomului care urmează să fie capturat.

Dispozitiv nanopillar. Imagine: T.-W. Hsu şi colab., PRX Quantum

În funcție de unghiul la care intrăundele luminoase plane sunt incidente pe nanoppilari, undeletele sunt concentrate în locuri diferite, ceea ce permite sistemului optic să capteze un număr de atomi individuali aflați în locuri ușor diferite unul de celălalt. În munca lor, oamenii de știință au folosit o metasuprafață pentru a captura nouă atomi individuali de rubidiu. Autorii notează că un sistem extins va fi capabil să dețină sute de atomi individuali.

Lentila dezvoltată în timpul experimentuluia ținut atomii pe loc timp de aproximativ 10 secunde. Acest lucru este suficient pentru a studia proprietățile mecanice cuantice ale particulelor și pentru a le folosi pentru a stoca informații cuantice.

Citeste mai mult:

Oamenii de știință au filmat o creatură ciudată cu tentacule, pe care au confundat-o cu o floare

Pe Lună, au găsit un loc în care temperatura este întotdeauna confortabilă pentru oameni

A apărut IA care monitorizează procesele și propune noi legi ale fizicii