Atomtronic -enhed kunne undersøge grænsen mellem kvante, hverdagens verdener

En ny enhed, der er afhængig af flydende skyer af ultrakølede atomer, lover potentielle tests af skæringspunktet mellem den underlige kvanteverden og kendskabet til den makroskopiske verden, vi oplever hver dag. Atomtronic Superconducting QUantum Interference Device (SQUID) er også potentielt nyttig til ultrafølsomme rotationsmålinger og som en komponent i kvantecomputere.

"I en konventionel SQUID, kvanteinterferensen i elektronstrømme kan bruges til at lave en af ​​de mest følsomme magnetfeltdetektorer, "sagde Changhyun Ryu, en fysiker med gruppen Material Physics and Applications Quantum på Los Alamos National Laboratory. "Vi bruger neutrale atomer frem for ladede elektroner. I stedet for at reagere på magnetfelter, atomtronic -versionen af ​​en SQUID er følsom over for mekanisk rotation. "

Selvom den er lille, kun omkring 10 milliontedele af en meter på tværs, atomtronic SQUID er tusinder af gange større end de molekyler og atomer, der typisk er underlagt kvantemekanikkens love. Enhedens relativt store skala lader den teste teorier om makroskopisk realisme, som kunne hjælpe med at forklare, hvordan den verden, vi kender, er forenelig med den kvantemærkelighed, der styrer universet på meget små skalaer. På et mere pragmatisk plan, atomtronic SQUID'er kunne tilbyde meget følsomme rotationssensorer eller udføre beregninger som en del af kvantecomputere.

Forskerne skabte enheden ved at fange kolde atomer i et ark laserlys. En anden laser, der skærer arket "malede" mønstre, der førte atomerne ind i to halvcirkler adskilt af små huller kendt som Josephson Junctions.

Når SQUID drejes, og Josephson -krydset flyttes mod hinanden, populationerne af atomer i halvcirklerne ændres som følge af kvantemekanisk interferens af strømme gennem Josephson Junctions. Ved at tælle atomerne i hver sektion af halvcirklen, forskerne kan meget præcist bestemme den hastighed, systemet roterer.

Som den første prototype vedomtronic SQUID, enheden har en lang vej at gå, før den kan føre til nye vejledningssystemer eller indsigt i forbindelsen mellem kvante- og klassiske verdener. Forskerne forventer, at opskalering af enheden til at producere atomtronic SQUID'er med større diameter kan åbne døren for praktiske applikationer og ny kvantemekanisk indsigt.