Ученые разработали методику, позволяющую «бросать» атомы, не контролируя их траекторию во время полета. На первом этапе атом выбрасывался из оптического пинцета, а на втором — ловился другим пинцетом. Эффективность бросков составила 94%. Такой способ перемещения атомов потенциально можно использовать при передаче квантовой информации. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.
Оптический пинцет — это инструмент, который улавливает и направляет мелкие частицы, такие как атомы и молекулы. Манипуляции над частицами осуществляются с помощью лазерного света. Оптический пинцет — универсальный инструмент в современной науке. При этом отдельные атомы в оптических пинцетах потенциально могут использоваться в качестве элементарного носителя квантовой информации. Однако, если траектория атомов будет настраиваться в полете и атомов будет много, существует вероятность, что атомы будут сталкиваться с направляющими пинцетами. Это приведет к нежелательной потере атомов, следовательно, и информации.
Корейские и японские ученые рассмотрели новый способ перемещения атомов без промежуточных оптических пинцетов. Оптический пинцет они использовали в качестве ускорителя (метателя атомов) и замедлителя (улавливателя атомов), но не в качестве носителя атомов. То есть атомы летели свободно и не направлялись, вместо этого оптические пинцеты их кидали и ловили. Для успешного выбрасывания и улавливания атом должен был удерживаться в оптическом пинцете как на этапе ускорения, так и во время замедления.
Исследователи использовали пинцеты с лазером, длина волны которого составляла 800*10-9 м, что соответствует инфракрасной части спектра. Авторы ускоряли пинцет, который удерживал атом, а потом выключали его. Это заставляло атом свободно лететь на расстояние 4,2*10-6 м со скоростью 0,65 м/c. Затем для захвата входящего атома ученые включали второй пинцет и замедляли его, атом останавливался. Исследователи добились эффективной транспортировки в 94% случаев. Кроме того, атомы могли пролетать через стационарный оптический пинцет, не использующийся для броска или захвата.
Разработанный метод может использоваться для передачи квантовой памяти, а также в качестве ускорителя незаряженных частиц. Кроме того, методика позволяет направлять атомы в нужное место и не влиять на другие атомы или стационарные оптические пинцеты, не использующиеся для запуска и улавливания. Таким образом, новый способ позволяет создавать массивы атомов, а также исправлять дефекты в конструкциях, не перемещая большое число атомов, а следовательно, не рискуя еще больше все испортить.
«Свободно летающие атомы перемещаются из одного места в другое, не удерживаясь оптической ловушкой и не взаимодействуя с ней. Другими словами, атом бросается и попадает между двумя оптическими ловушками, подобно тому как мяч перемещается между питчером и кэтчером в бейсбольном матче», — рассказывают авторы исследования.
Автор: Анна Дегтярь.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
