A kutatók felfedezték egy egyszerű, mégis erőteljes módszert az atomok védelmére az információk elvesztésétől - A megbízható kvantum -technológiák kidolgozásának kulcsfontosságú kihívása.
Egyetlen, gondosan behangolt lézernyalábot egy atomgázon ragyogva sikerült megőrizni az atomok belső pörgetését, drasztikusan csökkentve az információk elvesztésének sebességét. A kvantumérzékelőkben és a memóriarendszerekben az atomok gyakran elveszítik mágneses orientációjukat - vagy "spin" -, amikor ütköznek egymással vagy a tartályuk falaival.
Ez a spin -relaxáció néven ismert jelenség súlyosan korlátozza az ilyen eszközök teljesítményét és stabilitását. A hagyományos módszerek ellensúlyozására rendkívül alacsony mágneses mezőkben való működést és terjedelmes mágneses árnyékolás használatát igényelték.
Az új módszer teljesen elkerüli ezeket a korlátozásokat. A rendszer mágneses árnyékolása helyett a fényt finoman eltolják az atomenergia -szintek eltolódásához, az atomok forgásainak összehangolásához és a szinkronban tartáshoz, még akkor is, ha mozognak és ütköznek. Ez egy rugalmasabb centrifugálási állapotot hoz létre, amely természetesen védett a dekoherenciától.
A meleg cézium gőzzel végzett laboratóriumi kísérletekben a technika 10 -szeres és szignifikánsan javította a mágneses érzékenységet. Ez az áttörés azt mutatja, hogy egyetlen fénysugár meghosszabbíthatja az atomi pörgetések koherencia idejét, kinyithatja az ajtót a kompaktabb, pontosabb és robusztusabb kvantumérzékelők, mágneses és memóriakészülékek felé.
A héber egyetemi Alkalmazott Fizikai Tanszék, valamint a Nanotudományi és Nanotechnológiai Központ fizikusok egy csoportja a Cornell Egyetem alkalmazott és mérnöki fizikai iskolájával együttműködve egy erőteljes új módszert mutatott be az atompörgözés és a navigációs rendszerek által a technológiák és a navigációs rendszerektől.
Avraham Berrebi, Mark Dikopoltsev, Ori Katz professzor (Héber Egyetem), valamint Prof. vagy Katz (Cornell University), a spin -relaxációból "- fématomok" optikai védelme "optikai védelme", Mark Dikopoltsev, a spin -relaxációból.Fizikai áttekintő levelekés potenciálisan forradalmasíthatja azokat a mezőket, amelyek a mágneses érzékeléstől és az atomi koherenciától függnek.
A páratlan elektronokkal rendelkező atomok -, például a - cézium gőzben lévő atomok "spin" tulajdonsággal rendelkeznek, erősen kölcsönhatásba lépnek a mágneses mezőkkel, és ezért felhasználhatók a mágneses mezők, a gravitáció, és még az agyi aktivitás érzékeny méréseihez. De ezek a pörgetések közismerten törékenyek.
Még a környező atomok vagy tartályfalak legkisebb zavara is okozhatja őket, hogy elveszítsék a tájolást, ezt a folyamatot spin -relaxációnak nevezik. Mostanáig, ha ezeknek a pörgetéseknek az ilyen beavatkozástól való védelme bonyolult beállításokat igényelt, vagy csak nagyon specifikus körülmények között működött. Az új módszer ezt megváltoztatja.
Lézerfény pajzsként
A kutatók olyan technikát fejlesztettek ki, amely egyetlen, pontosan hangolt lézernyalábot használ a - atompörgők precessziójának szinkronizálására, még akkor is, ha az atomok folyamatosan ütköznek egymással és a környezetükkel.
Képzeljen el egy forgatókönyvet, ahol több száz apró forgó teteje van egy dobozban. Általában a felsők közötti interakciók megzavarhatják a spin -konfigurációikat, ami az egész rendszer szinkronból esik ki. Ez a hatás sokkal dominánssá válik a nagy mágneses mezőkben, mivel a felsők feldolgozzák, és sokkal gyorsabban változtatják meg orientációjukat.
Egy adott módszer azonban a fényt használja a rendszer szinkronizálásának fenntartásához. A különféle spin -konfigurációk különbségeinek kezelésével a fény hatékonyan tartja a harmóniában forog, megakadályozva a rendellenességeket, és lehetővé teszi az együttműködési viselkedést a forgó entitások körében, még nagy mágneses mezőkön is. Ez a megközelítés kiemeli a fény és az atomi centrifugálás dinamikája közötti lenyűgöző kölcsönhatást.
A kutatók kilenc - hajtás javulást értek el a cézium atomok mennyi ideig fenntartva centrifugálását. Figyelemre méltó, hogy ez a védelem akkor is működik, ha az atomok a speciális anti - relaxáció - bevonatú cellásfalakkal visszapattannak, és gyakori belső ütközéseket tapasztalnak.
Real - világpotenciál
Ez a technika jelentősen javíthatja azokat az eszközöket, amelyek az atomi pörgetésekre támaszkodnak, ideértve a következőket is:
Az orvosi képalkotásban, a régészetben és az űrkutatásban használt kvantumérzékelők és magnetométerek
Precíziós navigációs rendszerek, amelyek nem támaszkodnak a GPS -re
A kvantuminformációs platformok, ahol a centrifugálás stabilitása kulcsfontosságú az információk tárolásához és feldolgozásához
Mivel a módszer "meleg" környezetben működik, és nem igényel szélsőséges hűtést vagy bonyolult mezőhangot, ez praktikusabb lehet a valós - világ alkalmazásoknál, mint a meglévő megközelítéseknél.
"Ez a megközelítés új fejezetet nyit a kvantumrendszerek zajtól való védelmében" - mondta a kutatók. "Az atomok természetes mozgásának kiaknázásával és a fény stabilizátorként történő felhasználásával most megőrizhetjük a koherenciát a körülmények szélesebb körében, mint valaha."
A kutatás évtizedek óta az atomfizikában végzett munkára épül, de ez az egyszerű, elegáns oldat - fény felhasználásával az atomok - koordinálására egy ugrás előre. A közeljövőben előkészítheti az utat a robusztusabb, pontosabb és hozzáférhető kvantum -technológiákhoz.
