Німецькі дослідники з Інституту квантової оптики ім. Макса Планка знайшли експериментальну схему, яка дозволяє управляти спинами окремих атомів в оптичній решітці.

Оптична решітка утворюється в результаті інтерференції лазерних променів, які створюють потенційні ями, розташовані у вигляді впорядкованого масиву. При внесенні в такі грати охолоджених нейтральних атомів вони займають місця в мінімумах потенціалу. Якщо глибина ями не надто велика, частинки можуть переміщатися (за рахунок тунельного ефекту) у сусідні гратки, але у разі збільшення глибини вони надійно утримуються на своїх місцях.

Ймовірно, зафіксовані в решітці атоми можна буде використовувати як кубітів квантового комп'ютера. Якщо ці проекти реалізуються, фізикам знадобиться методика адресації окремих осередків масиву, і саме її розробили автори.

Схема експерименту (ілюстрація з журналу Nature).

У досвіді оптична решітка з періодом в 532 нм була створена за допомогою двох пар зустрічних лазерних пучків. У неї були завантажені ультрахолодних атоми рубідію-87, спочатку перебували в спіном стані «0». На окремі частинки експериментатори направляли лазерне випромінювання на довжині хвилі в 787,55 нм, яке кілька змінювало різниця енергій двох спінових станів. Потім вся решітка опромінювалася мікрохвилями, які переводили в стан «1» тільки атом з модифікованою різницею енергій.

Повторюючи цю процедуру, можна задати будь-який розподіл часток у решітці. Щоб оцінити результати, вчені за допомогою лазера видаляли з комірок усі атоми, що знаходяться в якомусь одному спиновому стані, і спостерігали у мікроскоп які частинки.

Результати експерименту свідчать про те, що адресація працює приблизно в 95 відсотках випадків.

Різні варіанти розташування частинок, що залишаються в решітці після «вибивання» атомів в спиновому стані «1». Фігури складені з 29, 35, 18 і 23 атомів. (Ілюстрація з журналу Nature.)

За матеріалами: Інституту квантової оптики ім. Макса Планка

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?