Истраживачи су открили једноставан, али моћан начин заштите атома из губитка информација - кључног изазова у развоју поузданих квантних технологија.
Сјајом једног, пажљиво подешеног ласерског снопа на гасу атома, успели су да држе унутрашње спојеве атоме синхронизоване, драматично смањујући стопу на којима се информације изгубе. У квантним сензорима и меморијским системима атоми често губе магнетну оријентацију - или "Спин" - када се сударају једни са другима или зидовима њихове контејнера.
Овај феномен, познат као опуштање за окретање, тешко ограничава перформансе и стабилност таквих уређаја. Традиционалне методе за супротстављање да је потребно да раде у изузетно ниским магнетним пољима и употребом гломазне магнетне заштите.
Нова метода у потпуности престаје она ограничења. Уместо магнетно заштите система, користи светло да суптилно смјестите ниво атомске енергије, усклађујући се ивице атома и задржавајући их у синхронизацији, чак и док се крећу и док се крећу и сударају. Ово ствара отпорније стање окретања који је природно заштићено од декохеренције.
У лабораторијским експериментима са топлим цезином паре, техника је смањена пропадања коња од 10 и значајно побољшана магнетна осетљивост. Овај пробој показује да један сноп светлости може продужити време кохеренције атомске стијене, отварајући врата компактнијим, тачнијим и робусним квантним сензорима, магнетометрима и меморијским уређајима.
Тим физичара из одељења за примијењене физике и центра на нанотехнологију на хебрејском универзитету, у сарадњи са фабриком примењене и инжењерске физике на Цорнел-у на Универзитету Цорнелл-а, штити атомске врпце од еколошке "буке" - главног корака ка побољшању прецизности и трајности технологија и навигационих система.
Студија, "оптичка заштита АЛКАЛИ - Атома метала - металне атоме," Аврахам Берреби, Марк Дикополтсев, проф. ОРИ Катз (хебрејски универзитет), и проф. Или Катз (Цорнелл Университи), објављен је уФизичка ревизија Писмаи могу потенцијално револуционирати поља која зависе од магнетног осећаја и атомске кохеренције.
Атоми са непарисаним електронима - као што су они у цезинима паре - имају имовину "вртићи", снажно комуницирају са магнетним пољима и стога се могу користити за Ултра - осетљива мерења магнетних поља, гравитације, па чак и активности мозга. Али ови спиници су ноторно крхки.
Чак и најситнији поремећаји из околних атома или контејнерских зидова могу узроковати да изгубе своју оријентацију, процес познат као опуштање. До сада заштитите ове равице од таквих сметњи, захтевали су компликоване поставке или радили само под врло одређеним условима. Нова метода то мења.
Ласерска светлост као штит
Истраживачи су развили технику која користи јединствени, прецизно подешени ласерски сноп за синхронизацију атомске стијене у магнетном пољу - чак и док се атоми непрестано сударају једни са другима и њиховом окружењу.
Замислите сценариј у којем су стотине ситних врхова за предење ограничене у кутији. Типично, интеракције између ових врхова могу да поремете своје конфигурације окретања, узрокујући да цео систем падне из синхронизације. Овај ефекат постаје много доминантнији у високим магнетним пољима, као врхови процеса и промјене своје оријентације много брже.
Међутим, специфична метода користи светло за одржавање синхронизације у систему. Обраћајући се разликама у различитим конфигурацијама окретања, светло ефикасно одржава све врхове који се врте у складу са хармонијом, спречавањем поремећаја и омогућавање кооперативног понашања међу субјектима који се предиве, чак и на високим магнетним пољима. Овај приступ истиче фасцинантне интерплаи између светлосне и атомске динамике окретања.
Истраживачи су постигли девет - преклопни побољшање у томе колико дуго траје цезијум атоми оријентације. Изузетно, ова заштита ради чак и када атоми одскакују посебне Анти - опуштености - пресвучене ћелијске зидове и доживљавају честе унутрашње сударе.
Стварно - светски потенцијал
Ова техника би значајно побољшала уређаје који се ослањају на атомске врте, укључујући:
Куантум сензори и магнетометри који се користе у медицинском снимању, археологији и истраживању простора
Прецизни навигациони системи који се не ослањају на ГПС
Куантум информативне платформе у којима је стабилност окретања кључна за складиштење и обраду информација
Будући да метода делује у "топлим" окружењима и не захтева екстремно хлађење или компликовано подешавање поља, то би могло бити практичније за Реал - светским апликацијама него постојећим приступима.
"Овај приступ отвара ново поглавље у заштити квантних система од буке", рекао је истраживачи. "Користећи природно кретање атома и употребом светла као стабилизатора, сада можемо сачувати кохеренцију у ширем спектру услова него икад раније."
Истраживање се бави деценијама рада у атомској физици, али ово једноставно, елегантно раствор - користећи светло за координацију атома - је преквалица напред. То може утрљати пут робуснијим, тачнијим и доступним квантним технологијама у блиској будућности.
