Научници из Новосибирска успели су да ухвате и фотографишу један атом

Научна група са Института за физику полупроводника. А. ИН. Рзханов СБ РАС Новосибирск Стате Университи и Технички универзитет успели су не само да фиксирају појединачни атом рубидија у такозваној оптичкој пинцети.

Али и „ухватите“ атом у створеној замци помоћу видео камере са сочивом са дугим фокусом.

Зашто су таква истраживања потребна

Ово постигнуће је веома важно у смислу да појединачни атоми могу деловати као кубити - главне ћелије за бележење и пренос токова информација у квантним рачунарима.

Дакле, фиксирање атома у оптичкој пинцети (друго име за замку дипола) један је од најважнијих елемената у формирању низа кубита и даљој примени квантних трансформација.

Сасвим је логично да ће низ садржати огроман број атома који се држе на овај начин, што значи да је неопходно не само држати, већ и правилно регистровати атоме.

Како сте успели да фотографишете атом

Дакле, научници су се суочили са веома тешким задатком. На крају крајева, атоме је у почетку било потребно хладити (у тако охлађеном облику електронска стања могу трају до неколико секунди, што је више него довољно за квантне рачунаре) и самим тим „успорити“ их.

А такође засебни атом и даље мора бити фиксиран у замци, што је ништа друго до посебан ласерски зрак са фокусирањем од неколико микрона.

А најтеже је ипак било заузети атом. На крају крајева, потребно је у најкраћем могућем року проверити регистрацију инфрацрвених фотона расејаних атомом. А према експерименталним условима, фиксирање атома требало би да се одржи у најкраћем могућем року. Само у овом случају биће могуће користити их као кубите.

Западне колеге за фиксирање користе високо ефикасне ЕМЦЦД камере - видео камере са множитељем електрона. Али од 2015. године нису испоручени у Русију, а њихова цена је око 5 милиона рубаља.

Наши стручњаци су користили много јефтинији аналог сЦМОС камере претходне генерације и постигли невероватне резултате, и то:

Испоставило се да је атом фиксирао са минималним могућим временом излагања - 50 милисекунди. Ово време је упоредиво са радом страних колега који користе ултрамодерне и скупе камере.

Шта је био главни проблем, како је решен

Као један од аутора студије, И. Бетеров, главни проблем је био тај што један атом емитује изузетно слаб сјај, па је стога све фокусирање изведено на један пиксел матрице видео камере.

Током бројних експеримената било је могуће открити да ако само покушате да региструјете атом, он се тешко може разликовати у позадини буке. Да би се заобишао овај проблем, одлучено је да се диполска замка на кратко искључи (за 0,000001 с).

У тако кратком временском периоду атом једноставно није имао времена да напусти замку.

Циклус укључивања и искључивања поновљен је неколико хиљада пута, чиме се акумулирао сигнал током периода искључења диполног ласера.

Ово је прво дело на свету када је успешно изведена комбинована употреба сочива са дугим фокусом и сЦМОС видео камере, а резултат ће бити занимљив научницима широм света.

Резултати научног рада научници су објавили на страницама часописа "Квантна електроника".

Новосибирски физичари планирају да науче како да контролишу операције са једним кубитом са повећаном тачношћу и тако глатко приступе операцијама са два кубита. Дакле, пређите на „припрему“ логичких елемената квантног рачунара.

Ако вам се свидео материјал, имате лајк, коментар и претплату. Хвала на пажњи!