Физики разработали «оптический пинцет», который управляет отдельными атомами

Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.

Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу https://n-n-n.ru.
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.

Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru

Исследователи создали крошечную оптическую систему, которая использует лазерный луч, чтобы захватывать, удерживать и манипулировать отдельными атомами. Физики из Национального института стандартов и технологи и Университета Колорадо создали метаповерхность, покрытую наностолбиками. Эта линза взаимодействует со светом и способна улавливать и удерживать на протяжении нескольких секунд группу отдельных атомов.

Традиционные оптические пинцеты, за создание которых в 2018 году была вручена Нобелевская премия, представляют собой громоздкие линзы сантиметрового размера и сложные оптические системы.

В своей работе, опубликованной в журнале PRX Quantum, исследователи использовали квадратную стеклянную пластину длиной около 4 мм. Ученые нанесли на ее поверхность миллионы крошечных столбиков высотой несколько сотен нанометров. Такая оптическая метаповерхность фокусирует лазерный свет, чтобы улавливать, манипулировать и отображать отдельные атомы. В отличие от обычных оптических пинцетов, устройство может работать в вакууме, в котором находится облако захваченных атомов.

pincet1.pngСхема работы устройства. Изображение: Sean Kelley/NIST

Падающий свет, имеющий особенно простую форму, известную как плоская волна, накрывает группы крошечных наностолбиков, объясняют ученые. Группы наностолбиков превращают плоские волны в серию маленьких волн — вейвлетов, каждая из которых немного рассинхронизирована с соседней. В результате соседние вейвлеты достигают своего пика в несколько разное время. Эти вейвлеты комбинируются или «мешают» друг другу и фокусируют всю свою энергию в определенном месте — местоположении атома, который должен быть захвачен.

pincet2.pngУстройство наностолбиков. Изображение: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum

В зависимости от угла, под которым входящие плоские световые волны падают на наностолбики, вейвлеты фокусируются в разных местах, что позволяет оптической системе захватывать ряд отдельных атомов, находящихся в немного разных местах друг от друга. В своей работе ученые использовали метаповерхность, чтобы захватить девять отдельных атомов рубидия. Авторы отмечают, что масштабированная система сможет удерживать сотни отдельных атомов.

Разработанная линза в процессе эксперимента удерживала атомы на месте около 10 секунд. Этого достаточно для изучения квантово-механических свойств частиц и использования их для хранения квантовой информации.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

ХайТек