Американские физики описали новый экспериментальный подход к созданию двумерных массивов холодных атомов произвольной геометрии. Он основан на стробоскопических оптических пинцетах, за формирование которых отвечают два скрещенных акустооптических модулятора. Авторы показали, что комбинация нового подхода с методом разделения атомов по спинам способна реализовывать самые разнообразные модели квантового транспорта.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Понимание того, что неоднородность светового поля способна воздействовать градиентной силой на микроскопические объекты, привело к изобретению оптического пинцета, отмеченного Нобелевской премией (подробнее об этом читайте в материале «Скальпель и пинцет»). Его действие основано на том факте, что распределение в пространстве интенсивности сфокусированного лазерного света имеет максимум. Тогда атом, попавший в окрестность этого максимума, может оказаться плененным.

Интерес, однако, представляют массивы атомов. Их можно создавать, формируя массив оптических пинцетов, то есть фокусируя несколько непараллельных лучей в семейство точек. Другой подход к той же задаче основан на интерференции встречных лазерных пучков, выраженной в пучностях и узлах стоячей волны. Второй способ обеспечивает однородность условий, в которых находятся атомы, но не допускает формирование более сложных геометрий. Последнее особенно важно для задач квантового транспорта в нетривиальной топологии. И хотя оптические пинцеты позволяют формировать такие условия, существующие методы страдают от трудностей с масштабированием и перестройкой.

Группа американских физиков при участии Васима Бакра (Waseem Bakr) из Принстонского университета предложили метод решения второй проблемы. Он основан на стробоскопических оптических пинцетах, которые формируются построчно в нужной конфигурации с некоторой частотой. Авторы показали, что в комбинации с техникой спин-разделения атомов и постселекции новый метод позволяет создавать низкоэнтропийные атомные массивы с одним спином на узел.

Идея нового подхода основана на пропускании лазерного луча через два скрещенных акустооптических модулятора.