Budowanie atomowych struktur trójwymiarowych atom po atomie za pomocą laserów

Anonim

Zespół naukowców z Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) we Francji opracował technikę układania zimnych atomów w użyteczne struktury trójwymiarowe. W swoim artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature grupa opisuje swoją technikę i sposoby, w jakie struktury mogą być użyteczne.

W miarę postępu prac nad rozwojem funkcjonalnego komputera kwantowego grupy naukowców pracowały nad technologiami wymaganymi do opracowania takiej maszyny. Jednym z takich wymagań jest rozwój struktur atomowych - jeśli atomy mają pełnić funkcję kubitów, muszą być ułożone w precyzyjny i użyteczny sposób, który pozwala na interakcje między sobą. Większość wyobrażeń takich układów składa się z układów trójwymiarowych. W ramach tych nowych prac naukowcy opisują technikę, którą opracowali w celu zbudowania trójwymiarowych struktur atomowych o uporządkowanych kształtach, które prawdopodobnie będą potrzebne w kwantowych aplikacjach komputerowych.

Technika ta polega na budowaniu mikropasków za pomocą modulowanego przestrzennie światła. Takie pułapki i inne instrumenty używają energii w świetle, aby poruszać pojedynczymi neutralnymi atomami w pożądany sposób, a następnie utrzymywać je na swoim miejscu. Aby zbudować pożądaną strukturę, grupa przeniosła niewielką masę atomów rubidu do pułapki, która wypełniła go zaledwie w połowie. Robiąc tak usytuowałem atomy w przypadkowych miejscach wewnątrz pułapki. Następnie aktywowały deflektory, które używały zarówno dźwięku, jak i światła, aby służyć jako pęseta, którą użyli do przesunięcia atomów w pułapce w pożądany sposób. Potem użyli pincety, aby złapać pojedyncze atomy poza pułapkę i umieścili je w pożądanych miejscach wewnątrz pułapki. Ostatecznym rezultatem była trójwymiarowa struktura w pożądanym kształcie.

Naukowcy zauważają, że ich technika pozwala na tworzenie struktur trójwymiarowych w różnych kształtach, z których wszystkie są precyzyjnie uporządkowane. Warto zauważyć, że wyniki są wolne od wad, ponieważ każdy atom jest umieszczany pojedynczo w strukturze. Aby udowodnić skuteczność swojej techniki, badacze wykąpali strukturę, którą zbudowali za pomocą światła, i zbadali wynik za pomocą kamery CCD - była ona w stanie uwydatnić fluorescencję atomów rubidu, pokazując ich położenie w mikroprzestrzeni.

menu
menu