Fysiker skaber den femte tilstand af stof fra stuen

En fysiker har skabt den femte tilstand af stof, der arbejder hjemmefra ved hjælp af kvanteteknologi.

Dr. Amruta Gadge fra Quantum Systems and Devices Laboratory har med succes skabt et Bose-Einstein Condensate (BEC) på University of Sussex faciliteter på trods af, at hun arbejder fjernt fra hendes stue to miles væk.

Det menes at være første gang, at BEC er blevet oprettet eksternt i et laboratorium, der ikke havde en før.

Forskerholdet mener, at præstationen kan give en plan for drift af kvanteteknologi i utilgængelige miljøer såsom rummet.

Peter Krüger, Professor i eksperimentel fysik ved University of Sussex, sagde:"Vi tror, ​​det kan være første gang, at nogen har etableret en BEC eksternt i et laboratorium, der ikke havde en før. Vi er alle ekstremt begejstrede for, at vi kan fortsætte med at udføre vores eksperimenter eksternt under lockdown, og eventuelle fremtidige lockdowns.

"Men der er også bredere implikationer ud over vores team. Forbedring af mulighederne for fjernkontrol af laboratorier er relevant for forskningsapplikationer, der er rettet mod drift af kvanteteknologi i utilgængelige miljøer såsom rummet, underjordisk, i en ubåd, eller i ekstreme klimaer."

En BEC består af en sky af hundredtusindvis af rubidium-atomer, der er kølet ned til nanokelvin-temperaturer, som er mere end en milliard gange koldere end frysepunktet.

På dette tidspunkt får atomerne en anden egenskab og opfører sig alle sammen som et enkelt kvanteobjekt. Dette kvanteobjekt har særlige egenskaber, som kan fornemme meget lave magnetiske felter.

Professor Krüger sagde:"Vi bruger flere omhyggeligt timede trin af laser- og radiobølgekøling til at forberede rubidiumgasser ved disse ultralave temperaturer. Dette kræver nøjagtig computerstyring af laserlys, magneter og elektriske strømme i mikrochips baseret på årvågen overvågning af miljøforhold i laboratoriet, mens ingen er i stand til at være der for at tjekke personligt."

Quantum Systems and Devices Group har arbejdet på at have et andet laboratorium med en BEC kørende konsekvent i løbet af de sidste ni måneder som en del af et bredere projekt, der udvikler en ny type magnetisk mikroskopi og andre kvantesensorer.

Forskerholdet bruger atomare gasser som magnetiske sensorer tæt på forskellige objekter, herunder nye avancerede materialer, ionkanaler i celler, og den menneskelige hjerne.

Fangede kolde kvantegasser styres for at skabe ekstremt nøjagtige og præcise sensorer, der er ideelle til at detektere og studere nye materialer, geometrier og enheder.

Forskerholdet udvikler deres sensorer til at blive anvendt på mange områder, herunder batterier til elektriske køretøjer, berøringsskærme, solceller og medicinske fremskridt såsom hjernebilleddannelse.

Lige i tide før lockdown, forskere opsætter en 2-D magnetisk optisk fælde og er kun vendt tilbage et par gange for at udføre væsentlig vedligeholdelse.

Dr. Gadge, Forskningsstipendiat i kvantefysik og teknologier ved University of Sussex, var i stand til at foretage de komplekse beregninger og derefter optimere og køre sekvensen fra hendes hjem ved at få fjernadgang til laboratoriecomputerne.

Hun sagde:"Forskerholdet har observeret lockdown og arbejdet hjemmefra, så vi har ikke været i stand til at få adgang til vores laboratorier i ugevis. Men vi var fast besluttede på at fortsætte vores forskning, så vi har udforsket nye måder at køre vores eksperimenter på eksternt. Det har været en massiv holdindsats.

"Processen har været meget langsommere, end hvis jeg havde været i laboratoriet, da eksperimentet er ustabilt, og jeg har været nødt til at give 10-15 minutters afkølingstid mellem hver kørsel. Dette er naturligvis ikke så effektivt og langt mere besværligt at gøre manuelt, fordi jeg ikke har været i stand til at lave systematiske scanninger eller rette ustabiliteten, som jeg kunne arbejde i laboratoriet.

"Vi håber på at etablere et skeletbesætning tilbage i laboratorierne med sociale afstandsforanstaltninger på plads, så snart det er sikkert at gøre det og tilladt, men vi vil være i stand til at få mange af holdet til at fortsætte med at arbejde hjemmefra på turnus. basis takket være de fremskridt, vi har gjort med fjernarbejde."