Aufbau von 3D-Atomstrukturen Atom für Atom mit Lasern

Anonim

Ein Forscherteam am Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Frankreich hat eine Technik entwickelt, mit der kalte Atome zu brauchbaren 3-D-Array-Strukturen arrangiert werden können. In ihrer Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature beschreibt die Gruppe ihre Technik und die Möglichkeiten, wie die Strukturen nützlich sein könnten.

Während die Arbeit an der Entwicklung eines funktionalen Quantencomputers fortgesetzt wird, haben Gruppen von Wissenschaftlern an Technologien gearbeitet, die für die Entwicklung einer solchen Maschine benötigt werden. Eine dieser Anforderungen ist die Entwicklung atomarer Strukturen - wenn Atome als Qubits dienen sollen, müssen sie auf präzise und nützliche Weise angeordnet sein, die Wechselwirkungen zwischen ihnen ermöglichen. Die meisten stellen sich solche Anordnungen vor, die aus 3-D-Arraystrukturen bestehen. In dieser neuen Arbeit berichten die Forscher über eine Technik, die sie entwickelt haben, um 3-D-Atomstrukturen in geordneten Formen zu bauen, die wahrscheinlich für Quantencomputeranwendungen benötigt werden.

Bei dieser Technik werden Mikrotrips mit räumlich moduliertem Licht erzeugt. Solche Fallen und andere Instrumente nutzen die Energie im Licht, um einzelne neutrale Atome auf gewünschte Weise zu bewegen und sie dann an Ort und Stelle zu halten. Um eine gewünschte Struktur aufzubauen, bewegte die Gruppe eine kleine Masse von Rubidiumatomen in eine Falle, die sie auf halber Höhe füllte. Dadurch wurden die Atome an zufälligen Stellen in der Falle platziert. Sie aktivierten dann Deflektoren, die sowohl Ton als auch Licht verwendeten, um als Pinzetten zu dienen, mit denen sie die Atome in der Falle auf gewünschte Weise bewegten. Danach griffen sie mit der Pinzette einzelne Atome außerhalb der Falle an und platzierten sie an gewünschten Stellen in der Falle. Das Endergebnis war eine 3-D-Struktur in einer gewünschten Form.

Die Forscher merken an, dass ihre Technik es ermöglicht, 3-D-Strukturen in einer Vielzahl von Formen zu erzeugen, die alle genau geordnet sind. Bemerkenswerterweise sind die Ergebnisse frei von Defekten, da jedes Atom einzeln in die Struktur eingebracht wird. Um die Wirksamkeit ihrer Technik zu beweisen, badeten die Forscher eine Struktur, die sie mit Licht gebaut hatten, und untersuchten das Ergebnis mit einer CCD-Kamera - sie war in der Lage, die Fluoreszenz der Rubidiumatome zu markieren, die ihre Positionen innerhalb der Mikrotrommel zeigten.

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