Forskere slår rekord for atomer placeret individuelt i en fælde for at skabe fejlfri arrays

Et team af forskere ved Technische Universität Darmstadt har slået rekorden for antallet af atomer placeret individuelt i en fælde for at skabe et defektfrit array. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen forklarer, hvordan de byggede deres fælde og deres planer om at lave endnu større.

Forskere, der arbejder på at bygge en virkelig nyttig kvantecomputer, mener, at det vil være nødvendigt at fange neutrale atomer i arrays af dipoler for at tjene som qubits. Det tidligere rekordantal af fangede atomer i en sådan fælde var 72. I denne nye indsats, forskerne har skubbet den nye rekord til 111. De hævder, at deres metode også er skalerbar, og at det burde være muligt at bruge den til at skabe arrays med op til en million eller flere atomer.

For at skabe deres array, forskerne startede med en sky af rubidium-atomer i et vakuum holdt på plads af en magneto-optisk fælde. Næste, de lod atomerne i skyen køle af. Da de nåede 100 μKelvin, de blev flyttet til en mikrotrap-array, de havde bygget ved hjælp af hundredvis af laserfælder, der var blevet arrangeret i en firkant.

Holdet rapporterer, at i sin indledende fase, hver af fælderne indeholdt nogle få atomer - de sænkede dem ned til hver med kun et eller nul atomer ved at bruge en kollisionsblokade. De fulgte det ved at skabe et billede af systemet for at give dem mulighed for at identificere, hvilke fælder der holdt et atom, og hvilke der var tomme. De placerede derefter et enkelt atom i hver af de tomme fælder ved hjælp af en optisk pincet. Når alle de tomme fælder var blevet fyldt, holdet afbildede arrayet igen for at sikre, at hver fælde kun havde et enkelt atom i sig. De bemærker, at processen med at tilføje et enkelt atom til en tom spalte kunne bruges igen, hvis nogen blev fundet tomme.

De rapporterer endvidere, at deres proces blev brugt til at skabe en 10x10 2D kvadratisk række af atomer, en 105-atoms skakbrætarray og en lavet af to firkanter forbundet med hinanden, der havde 111 atomer. De tilføjer, at de i øjeblikket arbejder på at bygge et array, der kan rumme 1000 atomer, og hævder, at den eneste vejspærring for at bygge meget større arrays er omkostninger.

© 2019 Science X Network