محققان یک روش ساده و در عین حال قدرتمند برای محافظت از اتم ها از دست دادن اطلاعات - یک چالش اساسی در توسعه فن آوری های کوانتومی قابل اعتماد را کشف کرده اند.
آنها با درخشش یک پرتوی لیزر با دقت تنظیم شده بر روی گاز اتم ، آنها موفق شدند چرخش های داخلی اتم ها را همزمان نگه دارند و به طرز چشمگیری میزان از بین رفتن اطلاعات را کاهش می دهند. در سنسورهای کوانتومی و سیستم های حافظه ، اتمها اغلب هنگام برخورد با یکدیگر یا دیوارهای ظرف خود ، جهت مغناطیسی خود را- یا "چرخش" {2} از دست می دهند.
این پدیده ، معروف به آرامش چرخش ، عملکرد و ثبات چنین دستگاه هایی را به شدت محدود می کند. روشهای سنتی برای مقابله با آن نیاز به کار در میدان های مغناطیسی بسیار کم و استفاده از محافظ مغناطیسی حجیم دارد.
روش جدید این محدودیت ها را کاملاً کنار می گذارد. به جای محافظت مغناطیسی سیستم ، از نور برای تغییر ظریف سطح انرژی اتمی ، تراز کردن چرخش اتمها و نگه داشتن آنها در همگام سازی استفاده می کند ، حتی در هنگام حرکت و برخورد. این یک حالت چرخش انعطاف پذیر تر ایجاد می کند که به طور طبیعی از دکوراسیون محافظت می شود.
در آزمایشات آزمایشگاهی با بخار سزیم گرم ، این تکنیک باعث کاهش پوسیدگی چرخش توسط یک عامل 10 و به طور قابل توجهی حساسیت مغناطیسی شده است. این دستیابی به موفقیت نشان می دهد که یک پرتوی واحد از نور می تواند زمان انسجام چرخش های اتمی را افزایش دهد ، درب را به سنسورهای کوانتومی فشرده تر ، دقیق و قوی تر ، مغناطیس و دستگاه های حافظه باز کند.
تیمی از فیزیکدانان از گروه فیزیک کاربردی و مرکز فناوری نانو و فناوری نانو ، با همکاری دانشکده فیزیک کاربردی و مهندسی در دانشگاه کرنل ، از یک روش جدید قدرتمند برای محافظت از چرخش های اتمی از "نویز" محیط زیست "{0}} یک گام بزرگ برای بهبود روش های دقیق و دوام استفاده کرده اند.
این مطالعه ، "محافظت نوری از آلکالی- اتمهای فلزی از چرخش چرخش" ، توسط Avraham Berrebi ، Mark Dikopoltsev ، پروفسور Ori Katz (دانشگاه عبری) و پروفسور یا Katz (دانشگاه کرنل) ، منتشر شده است.نامه های بررسی فیزیکیو به طور بالقوه می تواند زمینه هایی را که به سنجش مغناطیسی و انسجام اتمی بستگی دارد ، متحول کند.
اتم هایی با الکترونهای بدون زوج - مانند موارد موجود در بخار سزیم- خاصیتی از "چرخش" دارند ، به شدت با میدان های مغناطیسی تعامل دارند و بنابراین می توان برای اندازه گیری های حساس -} اندازه گیری حساس از زمینه های مغناطیسی ، گرانش و حتی فعالیت مغزی استفاده کرد. اما این چرخش ها بسیار شکننده هستند.
حتی کوچکترین اختلال در اتم های اطراف یا دیواره های کانتینر می تواند باعث از بین رفتن جهت گیری خود شود ، فرایندی که به عنوان آرامش چرخش شناخته می شود. تاکنون محافظت از این چرخش ها در برابر چنین تداخل ها به تنظیمات پیچیده ای نیاز دارد یا فقط در شرایط بسیار خاص کار می کند. روش جدید آن را تغییر می دهد.
نور لیزر به عنوان سپر
محققان تکنیکی را تهیه کردند که از یک پرتو لیزر دقیقاً تنظیم شده برای همگام سازی چرخش چرخش های اتمی در میدان مغناطیسی- استفاده می کند ، حتی در حالی که اتم ها دائماً با یکدیگر و محیط اطراف خود برخورد می کنند.
سناریویی را تصور کنید که صدها تاپ ریسندگی کوچک در یک جعبه محدود می شوند. به طور معمول ، تعامل بین این تاپ ها می تواند تنظیمات چرخش آنها را مختل کند و باعث می شود کل سیستم از همگام خارج شود. این اثر در میدان های مغناطیسی بالا بسیار غالب تر می شود ، زیرا Tops فرآیند و جهت گیری آنها را با سرعت بیشتری تغییر می دهد.
با این حال ، یک روش خاص از نور برای حفظ هماهنگ سازی در سیستم استفاده می کند. با پرداختن به تفاوت در تنظیمات مختلف چرخش ، نور به طور موثری تمام تاپ ها را در هماهنگی می چرخاند ، از اختلال جلوگیری می کند و باعث ایجاد رفتار تعاونی در بین موجودات ریسندگی می شود ، حتی در زمینه های مغناطیسی بالا. این رویکرد تعامل جذاب بین پویایی چرخش نور و اتمی را برجسته می کند.
محققان به بهبودی در برابر 9 - در طول اتم های سزیم که جهت گیری چرخش خود را حفظ کرده اند ، دست یافتند. نکته قابل توجه ، این محافظت حتی در شرایطی که اتم ها در حال تندرست کردن ضد - آرامش- دیواره های سلولی پوشش داده شده و تجربه برخورد داخلی مکرر کار می کنند.
واقعی - پتانسیل جهان
این روش می تواند دستگاههایی را که به چرخش اتمی متکی هستند ، از جمله:
سنسورهای کوانتومی و مغناطیس مورد استفاده در تصویربرداری پزشکی ، باستان شناسی و اکتشافات فضا
سیستم های ناوبری دقیق که به GPS تکیه نمی کنند
سیستم عامل های اطلاعات کوانتومی که در آن ثبات چرخش برای ذخیره و پردازش اطلاعات مهم است
از آنجا که این روش در محیط های "گرم" کار می کند و نیازی به خنک کننده شدید یا تنظیم زمینه پیچیده ندارد ، می تواند برای برنامه های واقعی - واقعی تر از رویکردهای موجود عملی تر باشد.
محققان گفتند: "این رویکرد فصل جدیدی را برای محافظت از سیستم های کوانتومی در برابر سر و صدا باز می کند." "با استفاده از حرکت طبیعی اتمها و استفاده از نور به عنوان تثبیت کننده ، اکنون می توانیم انسجام را در طیف وسیعی از شرایط از گذشته حفظ کنیم."
این تحقیق بر اساس ده ها سال کار در فیزیک اتمی انجام می شود ، اما این راه حل ساده و زیبا-} استفاده از نور برای هماهنگی اتمها- جهش به جلو است. این ممکن است راه را برای فن آوری های کوانتومی قوی تر ، دقیق تر و در دسترس تر در آینده نزدیک هموار کند.
