At fange atomer, ikke rumskibe, med traktorbjælker

University of Adelaide forskere har dykket ned i riget af Star Trek og skabte en kraftig traktorstråle – eller lysdrevet energifælde – til atomer.

I stedet for at suge rumskibe ind i en rumstation, denne traktorstråle trækker atomer ind i et mikroskopisk hul i midten af ​​en speciel optisk fiber. Det åbner vejen for nye kvanteeksperimenter, der kan føre til ny sikker kommunikation eller avancerede sanseteknologier.

Udgivet i tidsskriftet Fysisk gennemgang anvendt , forskerne fra University's Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS) siger, at det er første gang, at forskere har været i stand til at demonstrere en meget effektiv 'bølgelederfælde'.

Ph.D. studerende, der udviklede teknologien, Ashby Hilton, siger:"Selvom traktorbjælker er grønne eller blå i filmene, i dette tilfælde er fælden lavet af usynligt infrarødt lys. Strålen griber fat i atomer, der flyder i et kammer, der er næsten helt tømt for gas - en lille prøve af det ydre rum på Jorden.

"Hvert atom, der kommer ind i traktorstrålen, trækkes ind i fiberen – der er ingen flugt. Og når først de er suget ind i det indre af den optiske fiber, kan atomerne holdes i lange perioder. Vores eksperimenter viser, at vi meget præcist kan styre lyset at producere præcis de rigtige forhold til at kontrollere atomer."

Traktorstrålen virker ved, at det infrarøde lys interagerer med atomerne for at skabe en energiændring, som driver atomerne til den mest intense del af lysstrålen.

Ledende forsker Dr. Philip Light siger:"Det, der virkelig er spændende, er, at vi nu har muligheden for at lave kvanteeksperimenter på disse fangede atomer. Vores første eksperimenter har til hensigt at bruge disse lagrede atomer som elementer i en kvantehukommelse. Vi håber, at vores arbejde kan i sidste ende indgå i en absolut sikker kommunikationskanal, der er af åbenlys stor interesse for forsvaret, intelligens og industri."

Forskerne går nu videre til næste fase, hvor traktorens stråle er dannet af en hul lyskegle i stedet for en solid lysstråle. I denne nye konfiguration vil atomerne blive holdt i midten af ​​lyskeglen, hvor det er helt mørkt.

"Dette er en ekstremt stærk idé - vi kan flytte og manipulere atomerne, men er i stand til at beskytte atomerne mod den forstyrrende virkning af intenst lys, " siger Dr. Light. Forskerne har i det væsentlige skabt en kvantetragt, som giver dem mulighed for at lede og fange atomer i længere tid uden at forstyrre deres sarte kvantetilstand.

IPAS-direktør professor Andre Luiten siger:"Vores forskere manipulerer og måler individuelle atomer og molekyler for at fornemme verden omkring os. Denne nye æra med kvantesansning åbner op for forskellige nye muligheder fra forsøg på at opdage sygdom gennem at finde bestemte molekyler i åndedrættet, at hjælpe minearbejdere og forsvar ved at detektere unormale magnetfelter forbundet med mineralforekomster eller skjult ubådsaktivitet."

En video, der demonstrerer bølgelederfælden, kan ses her.