اتم های غول پیکر برای زمان ضبط در دمای اتاق “به دام افتاده”

اتم های غول پیکر به عنوان مدعیان برای تولید بهترین شبیه سازان و رایانه های کوانتومی ، افزایش یافته اند ، زیرا محققان آنها را برای یک زمان بی سابقه برای تجربه در دمای اتاق بررسی کردند.

یک اتم بگیرید ، خواص کوانتومی آن را با پالس های الکترومغناطیسی یا نور لیزر تنظیم کنید – انرژی الکترون های آن را اصلاح کنید – و می توانید از آن برای کدگذاری اطلاعات استفاده کنید. این کار را با هزاران اتم انجام دهید و یک کامپیوتر کوانتومی یا شبیه ساز برای مواد کوانتومی عجیب و غریب دارید. با این حال ، پس از مدتی ، اتم ها می توانند به طور خودجوش وضعیت خود را تغییر دهند ، که خطاها را معرفی می کند. آنها قابل کنترل و در نتیجه مفید نیستند ، در طی یک “طول عمر” که قبلاً برای آزمایش در دمای اتاق حداکثر 1400 ثانیه بود. دانشمندان توانستند اتم ها را طولانی تر به دام بیندازند ، اما این رویکردها به پیکربندی کل پیکربندی در یک یخچال غول پیکر نیاز داشتند و چالش های لجستیکی را به وجود می آورد.

Zhenpu Zhang و Cindy Regal در دانشگاه کلرادو ، بولدر و همکارانشان اکنون این رکورد را در دمای اتاق شکستند. آنها از اتم های ریدبرگ استفاده می کردند که قطر آنها بزرگ است زیرا برخی از الکترون های آنها از هسته های آنها دور است. این تیم اتمها را در ظرفی که از تمام ذرات هوایی که می تواند مزاحم آنها باشد خالی کرده بود ، بارگیری کرد ، سپس هر اتم را با لیزر یا “موچین نوری” گرفتار کرد. این یک روش استاندارد برای کنترل اتم های Rydberg است که نسبت به میدان های الکترومغناطیسی و سبک بسیار حساس هستند.

محققان همچنین یک لایه از مس را در کنار ظرف اضافه کردند ، سپس پوشش را در دمای -269 درجه سانتیگراد (-452 درجه فارنهایت) خنک کردند. این از اتم های گرما محافظت کرده است ، که می تواند حالت های آنها را تغییر دهد. علاوه بر این ، ژانگ می گوید که تمام ذرات هوای انگل به پوشش مس چسبانده شده اند ، مشابه روشی که قطرات آب گرم روی سطح سرد متراکم می شوند ، بنابراین باعث بهبود خلاء داخل ظرف می شوند. در نتیجه ، این تیم می تواند اتمها را به مدت 50 دقیقه – 3000 ثانیه یا تقریباً دو برابر تجربیات گذشته مشابه کنترل کند.

Regal توضیح می دهد که ژانگ حدود پنج سال پیش شروع به ساخت این پیکربندی کرد. او می گوید: “این مانند تعمیرات اساسی در مورد چگونگی فکر شما در حال انجام این تجربیات است.”

Clément Sayrin در آزمایشگاه کاستلر بروسل در فرانسه ، رویکرد جدید می تواند کنترل اتم های بیشتری را فراهم کند ، که باعث افزایش قدرت محاسبات هر رایانه یا شبیه ساز ساخته شده از آنها می شود. وی می گوید: “سه هزار ثانیه ، بسیار طولانی است. شما باید سخت تلاش کنید تا این زندگی طولانی را برای این اتم ها داشته باشید.” با این حال ، داشتن اتم های بیشتر در اتاق همچنین به معنای استفاده از لیزر بیشتر برای کنترل آنها است که می تواند شیوه زندگی اتم ها را کاهش دهد ، بنابراین چالش های مهندسی بیشتری وجود دارد.