Физики научились управлять спинами атомов в оптической решётке
Германские исследователи из Института квантовой оптики им. Макса Планка нашли экспериментальную схему, которая позволяет управлять спинами отдельных атомов в оптической решётке.
Оптическая решётка образуется в результате интерференции лазерных лучей, которые создают потенциальные ямы, расположенные в виде упорядоченного массива. При внесении в такую решётку охлаждённых нейтральных атомов они занимают места в минимумах потенциала. Если глубина ямы не слишком велика, частицы могут перемещаться (за счёт туннельного эффекта) в соседние ячейки решётки, но в случае увеличения глубины они надёжно удерживаются на своих местах.
Вероятно, зафиксированные в решётке атомы можно будет использовать в качестве кубитов квантового компьютера. Если эти проекты реализуются, физикам понадобится методика адресации отдельных ячеек массива, и именно её разработали авторы.
В опыте оптическая решётка с периодом в 532 нм была создана с помощью двух пар встречных лазерных пучков. В неё были загружены ультрахолодные атомы рубидия-87, изначально находившиеся в спиновом состоянии "0". На отдельные частицы экспериментаторы направляли лазерное излучение на длине волны в 787,55 нм, которое несколько изменяло разность энергий двух спиновых состояний. Затем вся решётка облучалась микроволнами, которые переводили в состояние "1" только атом с модифицированной разностью энергий.
Повторяя эту процедуру, можно задать любое распределение частиц в решётке. Чтобы оценить результаты, учёные с помощью лазера удаляли из ячеек все атомы, находящиеся в каком-то одном спиновом состоянии, и наблюдали в микроскоп оставшиеся частицы.
Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что адресация работает примерно в 95 процентах случаев.
Подготовлено по материалам Института квантовой оптики им. Макса Планка.
|
