Işıktan 10 milyar kat daha hassas olan ultra hızlı atomik elektronik
Atomik elektronik, atomları büyük ölçüde manipüle eder, tıpkı elektroniğin elektronları manipüle etmesi gibi. Çok küçük kuvvetleri veya küçük dönüşleri ölçebilen son derece kompakt kuantum cihazları umudunu getiriyor. Böyle bir cihaz, bir gün çöldeki su seviyesini tespit ederek veya mineral ve petrol arayarak dünyanın durumunu izlemek için kullanılabilir. Uçaklara veya gemilere yapılan kötü niyetli saldırılar nedeniyle veya sadece derin denizde kullanılamadığı için GPS'in başarısız olduğu durumlarda da navigasyon için kullanılacaktır. Belki bir gün, karmaşık bilgi işlem görevlerini çözmek için taşınabilir kuantum simülatörleri olarak da hareket edebilirler.
Tutarlı atomik elektronik, atomları, Bose-Einstein yoğunlaşmasından (tüm atomların kendi özelliklerini kaybettiği ve tümünün yoğunlaştığı bir madde hali) kaynaklanan madde dalgaları şeklinde yönetir. Atomların hepsi aynı konumdadır ve tek bir kuantum hali haline gelir). Bu madde dalgalarının içindeki atomlar, tek tek parçacıklardan çok dalgalar gibi davranır. Bu malzeme dalgaları, hafif organik madde ile ağır demir cevheri arasındaki yerçekimi farkı gibi ortamdaki en küçük değişikliklere yanıt vermek için girişime dahil edilebilir. Işıkla karşılaştırıldığında atomlar dönmeye veya hızlanmaya 10 milyar kat daha duyarlıdır!
Örneğin ışığı oluşturan fotonlarla karşılaştırıldığında bu hassasiyet ölçüm süresine bağlıdır, Newton'un elmaları gibi atomlar da dünyanın yerçekimi nedeniyle düşer. Bu, en hassas interferometreyi çok uzun, 10 metreye ve hatta bazen 100 metreye ulaşmaya zorlar. Olası bir çözüm, tıpkı optik fiberlerin ışığı yönlendirmesi gibi, madde dalga kılavuzlarındaki atomları yönlendirmektir.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Ne yazık ki, hızlanmaya karşı çok hassastırlar, bu da onları malzeme dalga kılavuzundaki herhangi bir kusura karşı çok hassas kılar. Atomlar için uygun dalga kılavuzlarının bulunmamasının nedeni budur, çünkü madde dalgaları pürüzsüzlüğe çok duyarlıdır.
Wolf von Klitzing liderliğindeki Girit adasında (Yunanistan) uluslararası bir bilim insanı ekibi, küçük, ultra hassas atomik elektronik cihazlara doğru bir adım attı ve madde dalgalarının atomik dalga kılavuzlarındaki etkilerini gösterdi. İlk kez tutarlı hızlanma ve iletim. IESL-FORTH bilim adamlarının atılımı, zaman ortalamalı adyabatik potansiyeli (TAAP) oluşturmak için farklı frekanslardaki manyetik alanların bir kombinasyonunu kullanmalarıdır. Bu malzeme dalga kılavuzlarının mükemmel derecede pürüzsüz olduğunu kanıtlamak için, yüklü parçacıklar için CERN tarafından inşa edilen km büyüklüğündeki hızlandırıcı gibi, nötr malzeme dalgaları için mm boyutunda bir hızlandırıcı halka inşa ettiler.
Maddi dalga 16 Mach'tan (1 Mach = ses hızı) daha yüksek bir hipersonik hıza ulaştı ve malzeme dalgasını 40 cm'den fazla yönlendirdi, bu da önceki rekordan 1000 kat daha yüksek. "Gerçek dünya" uygulamaları için hazırlanan kuantum teknolojisinin karşılaştığı teknik zorluklar hala çok büyük. Nature'da yayınlanan taap-waveguide bu konuda önemli bir adım atıyor. Giritli madde dalgaları ekibi, Bose-Einstein yoğunlaşmasının süperakışkan özellikleri ve atomik çarpışmalar gibi temel fizik problemlerini incelemek için bu minyatür CERN hızlandırıcı halkasını kullanacak. Yakın gelecekte milimetre büyüklüğünde bir atomik jiroskop ve halkaya dayalı bir yerçekimi sensörü yapılması planlanıyor.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Cretan Matter Waves Group
Referans Dergisi "Nature"
DOI: 10.1038 / s41586-019-1273-5
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
