Teadlased on avastanud lihtsa, kuid võimsa viisi aatomite kaitsmiseks teabe kaotamise eest - on peamine väljakutse usaldusväärsete kvanttehnoloogiate väljatöötamisel.
Süüdes aatomite gaasil ühe, hoolikalt häälestatud laserkiirega, suutsid nad aatomite sisemised keerutused sünkroniseerida, vähendades dramaatiliselt teabe kaotamise kiirust. Kvantsensorites ja mälusüsteemides kaotavad aatomid sageli oma magnetilise orientatsiooni - või "spin" -, kui nad põrkuvad üksteisega või nende konteineri seintega.
See nähtus, mida tuntakse spinni lõdvestamiseks, piirab tõsiselt selliste seadmete jõudlust ja stabiilsust. Traditsioonilised meetodid selle vastu on vajalikud töötamist äärmiselt madalatel magnetväljadel ja mahuka magnetilise varjestuse kasutamisel.
Uus meetod jätab need piirangud täielikult kõrvale. Süsteemi magnetilise varjestuse asemel kasutab see valgust aatomienergia delikaatselt nihutamiseks, joondades aatomite keerutused ja hoides neid sünkroonis, isegi kui nad liiguvad ja põrkuvad. See loob vastupidavama spin -oleku, mis on loomulikult kaitstud dekoherentsuse eest.
Sooja tseesiumiauruga laborikatsetes vähendas tehnikat spinni lagunemist 10 -ga ja parandas märkimisväärselt magnetilist tundlikkust. See läbimurre näitab, et üks valguskiire võib laiendada aatompurde sidususaega, avades ukse kompaktsematele, täpsematele ja tugevamatele kvantsenoritele, magnetomeetritele ja mäluseadmetele.
Heebrea ülikooli füüsikute meeskond rakendusfüüsika osakonna ning nanoteaduste ja nanotehnoloogia keskus on koostöös Cornelli ülikooli rakendus- ja insenerifüüsika kooliga avalikustanud võimsa uue meetodi keskkonnamüra "{0 0}} {0 0} {0.} kvantiteedi parandamise ja nautimise parandamise jaoks võimsa uue meetodi jaoks.
Avraham Berrebi, Mark Dikopolttsevi, prof Ori Katzi (heebrea ülikool) ja prof või Katz (Cornelli ülikool), "Leelise - metalli aatomid" optiline kaitse "Spin Relaxation'is", autor Avraham Berrebi, Mark Dikopolttsev, prof Ori Katz (Heebrea ülikool) ja prof.Füüsilise ülevaate kirjadja võib potentsiaalselt revolutsioonilisi väljasid, mis sõltuvad magnetilisest sensusest ja aatomi sidususest.
Paaritamata elektronidega - aatomitel, nagu näiteks Cesium auru - omadus on "spin" omadus, interakteeruge tugevalt magnetväljadega ja seetõttu saab neid kasutada ultra {- tundlike mõõtmiste jaoks magnetväljade, gravitatsiooni ja isegi ajutegevuse jaoks. Kuid need keerutused on kurikuulsalt habras.
Isegi ümbritsevate aatomite või konteineri seinte väikseim häire võib põhjustada nende orientatsiooni kaotamist - protsessi, mida nimetatakse spinni lõdvestamiseks. Siiani on nende keerutuste kaitsmine selliste häirete eest vajanud keerulisi seadistusi või töötanud ainult väga konkreetsetes tingimustes. Uus meetod muudab seda.
Laservalgus kilbina
Teadlased töötasid välja tehnika, mis kasutab ühte, täpselt häälestatud laserkiirgust, et sünkroonida aatomiväljal - aatomi keerutuste pretsessiooni isegi siis, kui aatomid põrkuvad pidevalt üksteisega ja nende ümbrusega.
Kujutage ette stsenaariumi, kus sadu pisikesi ketramispead on kastis piiratud. Tavaliselt võivad nende tippude vahelised interaktsioonid häirida nende spinni konfiguratsiooni, põhjustades kogu süsteemi sünkroonimisest välja kukkumise. See efekt muutub kõrgete magnetväljade puhul palju domineerivamaks, kuna tipud töötlevad ja muudavad nende orientatsiooni palju kiiremini.
Spetsiifiline meetod kasutab aga valgust süsteemis sünkroonimise säilitamiseks. Erinevate spinni konfiguratsioonide erinevustega tegeledes hoiab valgus tõhusalt kõik tipud harmoonias, hoides ära häired ja võimaldades ketrusüksuste seas isegi kõrge magnetiliste põldude ühist käitumist. See lähenemisviis rõhutab põnevat koosmõju valguse ja aatomi spinni dünaamika vahel.
Teadlased saavutasid üheksa - paranemise, kui pikad tseesiumi aatomid säilitasid nende spinni orientatsiooni. Märkimisväärselt toimib see kaitse ka siis, kui aatomid põrkavad välja spetsiaalse anti - relaksatsioon - kaetud lahtrite seinad ja kogevad sagedasi sisemisi kokkupõrkeid.
Päris - maailmapotentsiaal
See tehnika võib märkimisväärselt täiustada aatomi keerutustele tuginevaid seadmeid, sealhulgas::
Meditsiinilisel pildistamisel, arheoloogias ja kosmoseuuringutes kasutatavad kvantsensorite ja magnetomeetrid
Täppis navigatsioonisüsteemid, mis ei sõltu GPS -ist
Kvantteabe platvormid, kus spinni stabiilsus on teabe salvestamise ja töötlemise võti
Kuna meetod töötab "soojas" keskkonnas ega vaja äärmist jahutamist ega keerulist väljahäälestamist, võib see olla praktilisem reaalse - maailmarakenduste jaoks kui olemasolevate lähenemisviiside jaoks.
"See lähenemisviis avab uue peatüki kvantsüsteemide kaitsmiseks müra eest," ütlesid teadlased. "Kasutades aatomite loomulikku liikumist ja kasutades valgust stabilisaatorina, saame nüüd sidusust säilitada laiemates tingimustes kui kunagi varem."
Uurimistöö põhineb aastakümnete pikkusel tööl aatomifüüsikas, kuid see lihtne, elegantne lahendus -, kasutades valgust aatomite koordineerimiseks - on hüpe edasi. See võib sillutada teed lähitulevikus tugevamatele, täpsematele ja juurdepääsetavatele kvanttehnoloogiatele.
