นักฟิสิกส์พัฒนา 'แหนบแสง' ที่จัดการกับอะตอมแต่ละตัว

นักฟิสิกส์จากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติและมหาวิทยาลัยโคโลราโดได้สร้างเมตาเซอร์เฟสขึ้นมา

หุ้มด้วยเสานาโน เลนส์นี้มีปฏิกิริยากับแสงและสามารถจับและยึดกลุ่มอะตอมแต่ละอะตอมไว้เป็นเวลาหลายวินาที

แหนบแสงแบบดั้งเดิมสำหรับการสร้างสรรค์ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี 2018 เป็นเลนส์ขนาดใหญ่และระบบออพติคอลที่ซับซ้อน ในงานของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร PRX Quantum นักวิจัยใช้แผ่นกระจกสี่เหลี่ยมยาวประมาณ 4 มม. นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เสาขนาดเล็กหลายล้านเสาสูงหลายร้อยนาโนเมตรบนพื้นผิวของมัน

โครงร่างของอุปกรณ์ ภาพ: Sean Kelley / NIST

metasurface ออปติคอลดังกล่าวเน้นแสงเลเซอร์เพื่อดักจับ จัดการ และแสดงแต่ละอะตอม ไม่เหมือนกับแหนบแบบออปติคัลทั่วไป อุปกรณ์นี้สามารถทำงานได้ในสุญญากาศที่มีอะตอมของอะตอมติดอยู่

ไฟตกกระทบที่มีรูปร่างเรียบง่ายเป็นพิเศษนักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าคลื่นเครื่องบินกระทบกลุ่มเสานาโนขนาดเล็ก กลุ่มเสานาโนเปลี่ยนคลื่นระนาบให้เป็นชุดของคลื่นขนาดเล็ก - เวฟเล็ต ซึ่งแต่ละคลื่นไม่สัมพันธ์กันเล็กน้อยกับคลื่นถัดไป เป็นผลให้เวฟเล็ตใกล้เคียงถึงจุดสูงสุดในเวลาที่แตกต่างกันเล็กน้อย เวฟเล็ตเหล่านี้รวมกันหรือ "รบกวน" ซึ่งกันและกันและมุ่งพลังงานทั้งหมดไปที่ตำแหน่งเฉพาะ - ตำแหน่งของอะตอมที่จะถูกจับ

อุปกรณ์เสานาโน ภาพ: T.-W. Hsu et al., PRX ควอนตัม

ขึ้นอยู่กับมุมที่ขาเข้าคลื่นแสงระนาบถูกตกกระทบบนเสานาโน เวฟเล็ตถูกโฟกัสในสถานที่ต่างๆ ซึ่งช่วยให้ระบบออปติคัลสามารถจับอะตอมแต่ละตัวที่อยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกันเล็กน้อยจากกันและกัน ในงานของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ใช้ metasurface เพื่อจับอะตอมของรูบิเดียมเก้าอะตอม ผู้เขียนทราบว่าระบบที่ขยายขนาดขึ้นจะสามารถเก็บอะตอมได้หลายร้อยอะตอม

เลนส์ที่พัฒนาขึ้นระหว่างการทดลองยึดอะตอมไว้ประมาณ 10 วินาที เพียงพอที่จะศึกษาคุณสมบัติทางกลของควอนตัมของอนุภาคและใช้เพื่อเก็บข้อมูลควอนตัม

อ่านเพิ่มเติม:

นักวิทยาศาสตร์ได้ถ่ายสิ่งมีชีวิตประหลาดที่มีหนวดซึ่งพวกเขาเข้าใจผิดว่าเป็นดอกไม้

บนดวงจันทร์ พวกเขาพบสถานที่ที่มนุษย์รู้สึกสบายอุณหภูมิอยู่เสมอ

ปรากฏว่า AI เฝ้าติดตามกระบวนการและเสนอกฎฟิสิกส์ใหม่