Znanstvenikom iz Novosibirska je uspelo ujeti in fotografirati en sam atom

Znanstvena skupina z Inštituta za fiziko polprevodnikov. A. IN. Rzhanov SB RAS Novosibirska državna univerza in Tehnična univerza sta uspeli ne samo pritrditi posamezen atom rubidija v tako imenovani optični pinceti.

A tudi v ustvarjeni past "ulovite" atom z uporabo video kamere z lečo z dolgim ​​ostrenjem.

Zakaj so takšne raziskave potrebne

Ta dosežek je zelo pomemben v smislu, da lahko posamezni atomi delujejo kot kubiti - glavne celice za snemanje in prenos informacijskih tokov v kvantnih računalnikih.

Torej je pritrditev atoma v optični pinceti (drugo ime za dipolno past) eden najpomembnejših elementov pri oblikovanju vrste kubitov in nadaljnji izvedbi kvantnih transformacij.

Povsem logično je, da bo matrika vsebovala ogromno število tako zadržanih atomov, kar pomeni, da je treba ne le zadržati, temveč tudi pravilno registrirati atome.

Kako vam je uspelo fotografirati atom

Torej so se znanstveniki soočili z zelo težko nalogo. Navsezadnje je bilo treba atome najprej ohladiti (v tako ohlajeni obliki lahko elektronska stanja vztrajajo do nekaj sekund, kar je več kot dovolj za kvantne računalnike) in s tem jih "upočasni".

In tudi ločen atom mora biti še vedno pritrjen v past, kar ni nič drugega kot poseben laserski žarek z ostrenjem več mikronov.

In najtežje je bilo še vedno zajeti atom. Navsezadnje je treba v najkrajšem možnem času preveriti registracijo infrardečih fotonov, ki jih razprši atom. In v skladu z eksperimentalnimi pogoji naj bi fiksacija atomov potekala v najkrajšem možnem času. Le v tem primeru jih bo mogoče uporabiti kot kubite.

Zahodni kolegi za fiksiranje uporabljajo visokozmogljive EMCCD kamere - multiplikacijske elektronske kamere. Toda od leta 2015 v Rusijo niso dobavljeni, njihova cena pa je približno 5 milijonov rubljev.

Naši strokovnjaki so uporabili veliko cenejši analog prejšnje generacije sCMOS - kamer in dosegli neverjetne rezultate, in sicer:

Izkazalo se je, da je atom določil z najmanjšim možnim časom izpostavljenosti - 50 milisekund. Ta čas je primerljiv z delom tujih kolegov, ki uporabljajo ultra moderne in drage kamere.

Kaj je bila glavna težava, kako je bila rešena

Kot eden od avtorjev študije I. Beterov, glavna težava je bila v tem, da en sam atom oddaja izredno šibak sijaj, zato je bilo vse ostrenje izvedeno na en piksel matrice video kamere.

Med številnimi poskusi je bilo mogoče ugotoviti, da če poskusite samo registrirati atom, ga v ozadju hrupa skoraj ni mogoče prepoznati. Da bi rešili to težavo, je bilo odločeno, da se dipolni lovilec za kratek čas (za 0,000001 s) izklopi.

V tako kratkem času atom preprosto ni imel časa zapustiti pasti.

Cikel vklopa in izklopa se je ponovil nekaj tisočkrat, s čimer se je akumuliral signal v obdobju izklopa dipolnega laserja.

To je prvo delo na svetu, ko je bila uspešno izvedena kombinirana uporaba leče z dolgim ​​ostrenjem in video kamere sCMOS, rezultat pa bo zanimiv za znanstvenike po vsem svetu.

Znanstveniki so rezultate svojih raziskav objavili na straneh revije "Quantum Electronics".

Novosibirski fiziki se nameravajo naučiti, kako z večjo natančnostjo nadzorovati en-kubitne operacije in tako gladko pristopiti k-kubitnim operacijam. Tako nadaljujte s "pripravo" logičnih elementov kvantnega računalnika.

Če vam je bilo gradivo všeč, potem imate všeček, komentar in naročnino. Hvala za pozornost!