Indviklede atomer skinner unisont

Et team ledet af den østrigske eksperimentelle fysiker Rainer Blatt er lykkedes med at karakterisere kvanteforvikling af to rumligt adskilte atomer ved at observere deres lysemission. Denne grundlæggende demonstration kunne føre til udviklingen af ​​meget følsomme optiske gradiometre til præcis måling af gravitationsfeltet eller Jordens magnetfelt.

Kvanteteknologiens alder er længe blevet indvarslet. Årtiers forskning i kvanteverdenen har ført til udvikling af metoder, der gør det muligt i dag at udnytte kvanteegenskaber specifikt til tekniske applikationer. Teamet ledet af Innsbruck kvantecomputer Pioneer Rainer Blatt styrer individuelle atomer meget præcist i forsøg med ionfælder. Den bevidste sammenfiltring af disse kvantepartikler åbner ikke kun mulighed for at bygge en kvantecomputer, men skaber også grundlaget for måling af fysiske egenskaber med tidligere ukendt præcision. Det er nu lykkedes fysikerne for første gang at demonstrere fuldt kontrolleret frirums kvanteinterferens af enkelte fotoner udsendt af et par effektivt adskilte sammenfiltrede atomer.

"I dag, vi kan meget præcist styre position og sammenfiltring af partikler og generere enkeltfotoner efter behov, "forklarer Gabriel Araneda fra Rainer Blatts team fra Institut for Eksperimentel Fysik ved Universitetet i Innsbruck." Sammen, dette giver os mulighed for at undersøge virkningerne af sammenfiltring i den kollektive atom-lys-interaktion. "Fysikerne ved universitetet i Innsbruck sammenlignede fotoninterferens produceret af sammenfiltrede og ikke-sammenfiltrede bariumatomer. Målingerne viste, at disse er kvalitativt forskellige. Faktisk , den målte forskel mellem interferensfrynserne svarer direkte til mængden af ​​sammenfiltring i atomerne. "På denne måde kan vi karakterisere forviklingen fuldt optisk, " Gabriel Araneda understreger betydningen af ​​eksperimentet. Fysikerne var også i stand til at demonstrere, at interferenssignalet er meget følsomt over for miljøfaktorer ved atomernes placering. "Vi udnytter denne følsomhed og bruger det observerede interferenssignal til at måle magnetisk feltforløb, "siger Araneda. Denne teknik kan føre til udvikling af ultrafølsomme optiske gradiometre. Da den målte effekt ikke afhænger af atomernes nærhed, disse målinger kunne gøre det muligt præcist at sammenligne feltstyrker på adskilte steder, såsom jordens magnetiske eller gravitationsfelter.

Værket blev offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve og blev økonomisk støttet af den østrigske videnskabsfond FWF, Den Europæiske Union og Federation of Austrian Industries Tyrol, blandt andre.