Quantum computing boost fra dampstabiliseringsteknik

En teknik til at stabilisere alkalimetaldampdensitet ved hjælp af guldnanopartikler, så elektroner kan tilgås til applikationer, herunder kvanteberegning, atomkøling og præcisionsmålinger, er blevet patenteret af forskere ved University of Bath.

Alkaliske metaldampe, herunder lithium, natrium, kalium, rubidium og cæsium, give forskere adgang til individuelle elektroner, på grund af tilstedeværelsen af ​​en enkelt elektron i den ydre 'skal' af alkalimetaller.

Dette har et stort potentiale for en række applikationer, herunder logiske operationer, lagring og sensing i kvanteberegning, såvel som i ultrapræcise tidsmålinger med atomure, eller inden for medicinsk diagnostik, herunder kardiogrammer og encephalogrammer.

Imidlertid, en alvorlig teknisk hindring har været pålidelig at kontrollere dampens tryk i et lukket rum, for eksempel røret af en optisk fiber. Dampen skal forhindres i at klæbe til siderne for at bevare sine kvanteegenskaber, men eksisterende metoder til at gøre dette, herunder direkte opvarmning af dampbeholdere er langsomme, kostbar, og upraktisk i omfang.

Forskere fra University of Bath, arbejder med en kollega på det bulgarske videnskabsakademi, har udtænkt en genial metode til at kontrollere dampen ved at belægge det indre af beholdere med nanoskopiske guldpartikler 300, 000 gange mindre end et nålehoved.

Når de er oplyst med grønt laserlys, absorberer nanopartiklerne hurtigt og omdanner lyset til varme, opvarmning af dampen og får den til at sprede sig i beholderen mere end 1, 000 gange hurtigere end med andre metoder. Processen er meget reproducerbar og ud over, den nye nanopartikelbelægning viste sig at bevare kvantetilstandene for alkalimetalatomer, der hopper fra den.

Undersøgelsen er offentliggjort i Naturkommunikation .

Professor Ventsislav Valev, fra University of Baths Institut for Fysik ledede forskningen. Han sagde:"Vi er meget begejstrede for denne opdagelse, fordi den har så mange applikationer inden for nuværende og fremtidige teknologier! Det ville være nyttigt i atomkøling, i atomure, i magnetometri og i ultrahøjopløselig spektroskopi. "

"Vores belægning muliggør hurtig og reproducerbar ekstern kontrol af damptætheden og tilhørende optisk dybde, afgørende for kvanteoptik i disse begrænsede geometrier. "

Assoc. Prof Dimitar Slavov, fra Institute of Electronics i det bulgarske videnskabsakademi, tilføjet "I dette principbevis, det blev demonstreret, at belysning af vores belægning væsentligt overgår konventionelle metoder og er kompatibel med standardpolymerbelægninger, der bruges til at bevare kvantetilstande for enkeltatomer og sammenhængende ensembler. "

Dr. Kristina Rusimova, en prismedlem i Institut for Fysik, tilføjet:"Yderligere forbedringer af vores belægning er mulige ved at indstille partikelstørrelse, materialesammensætning og polymermiljø. Belægningen kan finde applikationer i forskellige beholdere, herunder optiske celler, magneto-optiske fælder, mikroceller, kapillærer og hule optiske fibre. "