Физики разработали «оптический пинцет», который управляет отдельными атомами

Исследователи создали крошечную оптическую систему, которая использует лазерный луч, чтобы захватывать, удерживать и манипулировать отдельными атомами.

Физики из Национального института стандартов и технологи и Университета Колорадо создали метаповерхность, покрытую наностолбиками. Эта линза взаимодействует со светом и способна улавливать и удерживать на протяжении нескольких секунд группу отдельных атомов.

Традиционные оптические пинцеты, за создание которых в 2018 году была вручена Нобелевская премия, представляют собой громоздкие линзы сантиметрового размера и сложные оптические системы. В своей работе, опубликованной в журнале PRX Quantum, исследователи использовали квадратную стеклянную пластину длиной около 4 мм. Ученые нанесли на ее поверхность миллионы крошечных столбиков высотой несколько сотен нанометров.

Схема работы устройства. Изображение: Sean Kelley/NIST

Такая оптическая метаповерхность фокусирует лазерный свет, чтобы улавливать, манипулировать и отображать отдельные атомы. В отличие от обычных оптических пинцетов, устройство может работать в вакууме, в котором находится облако захваченных атомов.

Падающий свет, имеющий особенно простую форму, известную как плоская волна, поражает группы крошечных наностолбиков, объясняют ученые. Группы наностолбиков превращают плоские волны в серию маленьких волн — вейвлетов, каждая из которых немного рассинхронизирована с соседней. В результате соседние вейвлеты достигают своего пика в несколько разное время. Эти вейвлеты комбинируются или «мешают» друг другу и фокусируют всю свою энергию в определенном месте — местоположении атома, который должен быть захвачен.

Устройство наностолбиков. Изображение: T.-W. Hsu et al., PRX Quantum

В зависимости от угла, под которым входящие плоские световые волны падают на наностолбики, вейвлеты фокусируются в разных местах, что позволяет оптической системе захватывать ряд отдельных атомов, находящихся в немного разных местах друг от друга. В своей работе ученые использовали метаповерхность, чтобы захватить девять отдельных атомов рубидия. Авторы отмечают, что масштабированная система сможет удерживать сотни отдельных атомов.

Разработанная линза в процессе эксперимента удерживала атомы на месте около 10 секунд. Этого достаточно для изучения квантово-механических свойств частиц и использования их для хранения квантовой информации.


Читать далее:

Ученые сняли на видео странное существо с щупальцами, которое приняли за цветок

На Луне нашли место, где всегда сохраняется комфортная для человека температура

Появился ИИ, который наблюдает за процессами и предлагает новые законы физики

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Квантовые инженеры поместили кота Шредингера в компьютерный чип
Наука
Кофе может снизить риск смертности, но только в одном случае
Наука
Этот ядерный двигатель поможет быстрее долететь до Марса: как он работает
Космос
Запуск Falcon 9 завершился успехом: что было на борту миссии
Космос
Прототип Boom Supersonic XB-1 приблизился к звуковому барьеру
Новости
Ученые заглянули внутрь нейтронных звезд, используя квантовую физику
Космос
Квантовые симуляторы: объяснение от ученого
Мнения
Источник в СМИ назвал возможную причину сбоя рунета
Новости
Мошенники начали выдавать себя за начальников в рабочих чатах: как это работает
Новости
Холодные атомы этого металла могут создавать новые состояния материи
Наука
Древние артефакты в Украине раскрыли тайны навигации викингов
Наука
Послушайте, как звучат вспышки на Солнце: данные собрал Solar Orbiter  
Космос
Тяжелый беспилотник на водородных топливных ячейках впервые испытали в Китае
Новости
Ученые создали катализатор, который нарушает законы физики
Наука
Физики обнаружили необычные магнитные свойства в трехслойном графене
Наука
Биоинженеры создали ДНК-робота, который может менять форму искусственной клетки
Наука
«Горы» на нейтронных звездах могут вызывать рябь в пространстве-времени
Космос
На телах древних мумий из Перу нашли сложные узоры татуировок
Наука
У черной дыры прячется белый карлик, движущийся с половиной скорости света
Космос
Стартап из России разрабатывает нанопротез для восстановления поврежденных нервов
Наука