Novosibirsk'ten bilim adamları tek bir atomu yakalayıp fotoğraflamayı başardılar
Yarıiletken Fiziği Enstitüsü'nden bilimsel bir grup. A. İÇİNDE. Rzhanov SB RAS Novosibirsk Devlet Üniversitesi ve Teknik Üniversite, yalnızca optik cımbızlara ayrı bir rubidyum atomu yerleştirmeyi başaramadı.
Ancak uzun odaklı lensli bir video kamera kullanarak oluşturulan tuzaktaki bir atomu da "yakalayın".
Neden böyle bir araştırmaya ihtiyaç var
Bu başarı, tekli atomların kuantum bilgisayarlarda bilgi akışlarını kaydetmek ve iletmek için ana hücreler olan kübit olarak hareket edebilmesi açısından çok önemlidir.
Bu nedenle, bir atomu optik bir cımbızla sabitlemek (başka bir isim bir dipol tuzağıdır), bir kübit dizisinin oluşumunda ve kuantum dönüşümlerinin daha fazla uygulanmasında en önemli unsurlardan biridir.
Dizinin bu şekilde tutulan çok sayıda atom içereceği oldukça mantıklıdır, bu da atomları sadece tutmanın değil, aynı zamanda doğru şekilde kaydetmenin de gerekli olduğu anlamına gelir.
Bir atomu fotoğraflamayı nasıl başardın
Bu yüzden bilim adamları çok zor bir görevle karşılaştı. Sonuçta, başlangıçta atomları soğutmak gerekiyordu (böyle soğutulmuş bir biçimde, elektronik durumlar birkaç saniyeye kadar devam eder, bu kuantum bilgisayarlar için fazlasıyla yeterlidir) ve bu nedenle onları "yavaşlatın".
Ve ayrıca ayrı bir atomun, birkaç mikron odaklanmış özel bir lazer ışınından başka bir şey olmayan bir tuzağa sabitlenmesi gerekir.
Ve en zor şey hala atomu ele geçirmekti. Sonuçta, bir atomun saçtığı kızılötesi fotonların kaydını mümkün olan en kısa sürede kontrol etmek gerekir. Ve deneysel koşullara göre atomların sabitlenmesi mümkün olan en kısa sürede gerçekleşmelidir. Ancak bu durumda kübit olarak kullanmak mümkün olacaktır.
Batılı meslektaşlar, sabitleme için yüksek performanslı EMCCD kameraları - elektron çarpan kameraları - kullanıyor. Ancak 2015'ten beri Rusya'ya tedarik edilmediler ve fiyatları yaklaşık 5 milyon ruble.
Uzmanlarımız, önceki nesil sCMOS kameraların çok daha ucuz bir analogunu kullandılar ve şaşırtıcı sonuçlar elde ettiler, yani:
Atomu mümkün olan minimum maruz kalma süresi - 50 milisaniye ile sabitlediği ortaya çıktı. Bu sefer, ultra modern ve pahalı kameralar kullanan yabancı meslektaşların çalışmalarıyla karşılaştırılabilir.
Asıl sorun neydi, nasıl çözüldü
Çalışmanın yazarlarından biri olarak I. Beterov'a göre asıl sorun, tek bir atomun aşırı derecede zayıf bir parıltı yaymasıydı ve bu nedenle tüm odaklama, video kamera matrisinin bir pikselinde gerçekleştirildi.
Çok sayıda deney sırasında, sadece bir atomu kaydetmeye çalışırsanız, o zaman gürültünün arka planına karşı neredeyse ayırt edilemez olduğunu bulmak mümkündü. Bu problemin üstesinden gelmek için dipol tuzağının kısa bir süre için kapatılmasına karar verildi (0,000001 s ile).
Bu kadar kısa bir süre için atomun tuzağı terk edecek zamanı yoktu.
Açma-kapama döngüsü birkaç bin kez tekrarlandı, böylece dipol lazerin kapalı süresi boyunca sinyal toplandı.
Bu, uzun odaklı bir lens ve bir sCMOS video kameranın birlikte kullanımının başarıyla gerçekleştirildiği dünyadaki ilk çalışmadır ve sonuç, dünya çapındaki bilim insanlarının ilgisini çekecektir.
Bilim adamları araştırmalarının sonuçlarını derginin sayfalarında yayınladılar. "Kuantum Elektroniği".
Novosibirsk'ten fizikçiler, bir kübitlik işlemleri artırılmış doğrulukla kontrol etmeyi ve böylece iki kübitlik işlemlere sorunsuz bir şekilde yaklaşmayı öğrenme planlarına sahip. Böylece, kuantum bilgisayarın mantıksal öğelerinin "hazırlanmasına" geçin.
Malzemeyi beğendiyseniz, bir beğeni, yorum ve aboneliğiniz var. Dikkatiniz için teşekkürler!