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标题: 纳米柱状透镜让科学家能用光诱捕单个原子 [打印本页]

作者: 此生有幸种花家 时间: 2022-8-12 17:55
标题: 纳米柱状透镜让科学家能用光诱捕单个原子
“光学镊子”--聚焦光线以捕获和利用单个原子的体系--可以为强大的量子装备铺平门路，但它们大概有点贫苦。研究职员如今已经开发出一种简化的、更小的光学镊子操持，它利用一个镶嵌着数百万个微小支柱的元外貌透镜。

鉴于其微小的尺寸，单个原子是出了名得难以看到和利用，但找到如许做的方法将好坏常有效的。20世纪60年代激光器的发明终极使人们熟悉到，其可以利用光的辐射压力来捕获粒子、原子乃至是活的细菌。到20世纪80年代，光学镊子诞生了，为其创造者赢得了2018年诺贝尔物理学奖。
只管这些“光的工具”不绝很强大，但它们必要相对较大的厘米级透镜并利用单独的显微镜体系对原子举行成像，这些体系不能在原子最初被生存和困住的真空中运行。但为了这项新研究，美国国家尺度与技能研究所(NIST)和JILA的科学家开发了一种新型的光学镊子来办理了这两个题目。
新的操持利用了一个4毫米的方形玻璃，上面蚀刻了微小的硅柱，每个硅柱有几百纳米高。这就形成了一个元外貌，它能准确地调解进入的激光，然后将其聚焦在真空中的原子云上挑出一个原子并举行捕获。
该体系以一种相称聪明的方式工作。起首，激光是以平面波的情势发射的，这意味着它能以一系列平板的情势流传。当这些薄片撞击到元外貌时，纳米柱将光波转化为更小的“小波”，这些小波相互之间略微差别步，因此它们在差别的时间到达它们的峰值。这种结构导致小波相互干扰并有效地将它们的全部能量会合到一个非常细的点上--而恰幸亏该点上的原子将被困住。
通过用来自差别角度的平面波撞击元外貌，小波可以被会合到差别的点上，这使得镊子可以同时捕获几个单独的原子。跟现有的体系差别，这可以在存放目的原子的真空室中完成且不必要任何移动部件。
在测试中，该团队通太过别捕获9个铷原子并在每个原子上保持约莫10秒钟来展示元外貌。研究职员通过用一个单独的光源照射它们来追踪被困住的原子，这表现了他们新体系的另一个上风：元外貌根本上也可以反向工作、网络原子发出的荧光并将其引导到一个外部相机中从而对原子举行成像。
研究职员称，这个新体系可以通过更大的视野或多个元外貌协同工作来扩大规模，这使得他们有大概同时捕获和利用数百个原子。这大概构成量子盘算机存储器的底子，此中数据被处置处罚并存储在每个原子的量子状态中。

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