g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Ağır! 10 milisaniyeye kadar: halka şeklindeki Rydberg atomlarını oldukça uyarılmış bir durumda başarıyla yakaladı!

Rydberg atomları, özellikle uzun ömür ve dış alanlara yüksek hassasiyet dahil olmak üzere birçok benzersiz ve avantajlı özelliğe sahip oldukça uyarılmış bir durumda atomlardır. Bu özellikler, kuantum teknolojisinin geliştirilmesi gibi çeşitli uygulamalarda Rydberg atomlarını değerli kılar. Bununla birlikte, Rydberg atomlarının kuantum teknolojisinde etkin bir şekilde kullanılabilmesi için, bilim insanlarının önce onları yakalayabilmesi gerekiyor. Birçok çalışma, Rydberg atomlarını yakalamak için manyetik, elektrik veya lazer teknolojisinin kullanıldığını kanıtlamış olsa da, şimdiye kadar elde edilen yakalama süresi nispeten kısadır, genellikle yaklaşık 100 s'dir.

Casteller Brossel Laboratuvarı'ndan (LKB) bilim adamları şimdi 10 ms'ye kadar halka şeklindeki Rydberg atomlarının daha uzun iki boyutlu lazer yakalama süresine ulaştılar.Araştırma sonuçları Physical Review Letters dergisinde yayınlandı Yukarıda, kuantum teknolojisinin gelişimi için heyecan verici yeni olasılıklar açabilecek benimsedikleri yöntemleri özetledi. Bu araştırmayı yapan araştırmacılardan Clément Sayrin şunları söyledi: Castel Brosser laboratuvarındaki araştırma grubumuz, halka şeklindeki Rydberg enerjisini hazırlayabilen ve işleyebilen dünyadaki birkaç atomdan biridir. .

Aslında araştırma ekibi, 1970'li / 80'li yıllara kadar izlenebilen halka şeklindeki Rydberg atomlarının ve yeni araştırmanın büyük bir kısmı olan Serge Haroche'un araştırma çalışmalarının kullanımında uzun bir deneyime sahiptir. Şimdi bu atomları kuantum teknolojisinde kullanmaya kararlıdır. Şimdiye kadar, Rydberg atomlarını kullanan kuantum simülatörlerinin çoğu, dairesel olmayan Rydberg atomlarını kullanıyor. Bu teknikler ilk olarak Paraiso'daki Optique Institute Graduate School'da (IOGS) bir araştırma ekibi (Antoine Browaeys ve Thierry Lahaye liderliğindeki) ve Mikhail Lukin liderliğindeki bir Harvard ekibi tarafından önerildi.

Bu simülatörler önemli sonuçlar elde etmelerine rağmen, içlerindeki Rydberg atomları yakalanmadığı ve bu nedenle sistem çalışırken hareket etmeye devam ettiği için yetenekleri sınırlıdır. Sayrin, Michel Brune (araştırma direktörü), Rodrigo Cortiñas (doktora öğrencisi), Maxime Favier (doktora sonrası) ve LKB'deki diğer araştırmacılar tarafından yürütülen bu yeni çalışma, halka şeklindeki Rydberg'in kullanılmasını gerektiren bu sorunu çözmenin bir yolunu sunuyor. Atomlar (yani, Rydberg yuvarlak halindeki atomlar) ve lazer tuzakları adı verilen bir teknik. Bir atom halka şeklindeki Rydberg seviyesine uyarıldığında:

Neredeyse bir bakteri kadar büyük olan dairesel bir yörüngede çekirdekten uzaklaşan bir elektron olarak oldukça iyi tanımlanabilir. Bu nedenle, elektronlar neredeyse ücretsizdir ve serbest elektronlar, herhangi bir yüklü parçacık gibi, güçlü bir ışık alanı tarafından itilir. Araştırmacılar temelde halka şeklindeki Rydberg atomlarının atomları yakalamak için güçlü ışıkla itildiği gerçeğini kullandılar. Bunu başarmak için, araştırmacılar halka şeklinde bir ışın, daha spesifik olarak, atomların sonunda hapsolacağı, merkezinde karanlık bir nokta olan bir halka lazer ışını yarattılar.

Çörek merkezinde bir elektron varsa, kaçamaz: ışının içinde hapsolur. Sonra, ağır atom çekirdeği, Coulomb etkileşimi yoluyla elektronların çekmesiyle yakından takip etti! Araştırmacılar bir şekilde halka şeklindeki Ridberg atomunu elektronlarından yakaladılar. Araştırmacılar, bu halka şeklindeki ışını üretmek için uzaysal ışık modülatörü (SLM) adı verilen bir araç kullandılar. Uzaysal ışık modülatörü, faz desenlerini kirişler üzerine basabilen ve bu da bu ışınların şeklini değiştiren bir araçtır. Bu benzersiz araçlar, video projektörlerinde görüntüleri veya videoları yüzeye yansıtmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Halka ışını üretmek için kendi video projektörümü yaptım, ancak ışık kaynağı olarak bir ampul kullanmak yerine ekran değil, güçlü bir kızılötesi lazer Rydberg atomları üzerindeki "görüntüyü" parlatıyor. Şimdiye kadar, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, yalnızca birkaç mikrosaniyeden fazla sürmeyen dairesel olmayan atomların lazerle yakalanmasının erken özelliklerini kanıtlayabilirler. Öte yandan, dairesel Rydberg atomları daha önce lazerler tarafından yakalanmamıştı. Araştırmalar göstermiştir ki: aslında dairesel Rydberg atomları lazer tarafından yakalanabilir ve süre önemli ölçüde daha uzundur, şimdiye kadar araştırmacılar bu atomları yaklaşık 10 milisaniye yakalayabilir.

Ancak gelecekteki araştırmalarda, bu yakalama süresi daha da artırılabilir. Araştırmalar ayrıca dairesel Rydberg atomlarının hapsedilmesinin özelliklerini (örneğin, yaşam süresi, saflık, kuantum tutarlılığı vb.) Etkilemediğini de göstermiştir. Özellikle halka şeklindeki Rydberg atomlarının fotoiyonizasyondan etkilenmediği gerçeği de doğrulanmış, bu da diğer Rydberg enerji seviyelerinin aksine. Bu sonuçlar, kuantum simülasyonu, algılama ve bilgi işleme araçları dahil olmak üzere kuantum teknolojisinin gelişimi üzerinde birçok önemli etkiye sahip olabilir. Aslında araştırmanın kanıtladığı gibi, bir kuantum sistemi çalışırken halka şeklindeki Rydberg atomlarını etkin bir şekilde yerinde tutmak, bu atomların daha uzun süre kullanılabileceği anlamına geliyor.

Bu, nihayetinde sensörün hassasiyetini artırmak, simülatörün simülasyon süresini artırmak gibi farklı kuantum teknolojilerinin performansını artırabilir. Araştırma ekibi şimdi lazerle yakalanmış dairesel bir Rydberg atomik dizisi uygulamayı planlıyor. Bunu başarmak için, ortasında bir delik bulunan bir dizi optik cımbız hazırlanacak ve bu yapıya "şişe ışın kapanı" adı verilmektedir. Her şişede birkaç mikronla ayrılmış bir ve yalnızca bir dairesel Rydberg atomu yakalayarak, düzenli bir etkileşimli dairesel Rydberg atomları dizisi üretilecektir. Bu, etkileşimli dönüşlerin bir kuantum simülatörünü etkinleştirecek ve bilim insanlarının benzeri görülmemiş zaman ölçeklerinde simülasyonlar çalıştırmasına izin verecek.