纳米光学陷阱 量子技术的有前途的基石

发布时间：2024-11-17 00:05:36 栏目：综合时讯

导读 纳米光学陷阱是量子技术的有前途的基石。奥地利和德国的科学家现已消除了对其实际使用的重要障碍。他们能够证明一种特殊形式的机械振动会在...

纳米光学陷阱是量子技术的有前途的基石。奥地利和德国的科学家现已消除了对其实际使用的重要障碍。他们能够证明一种特殊形式的机械振动会在很短的时间内加热被捕集的颗粒，并将其从捕集器中撞出。



通过控制单个原子，可以研究量子性质并将其用于技术应用。大约十年来，物理学家一直在研究一种可以捕获和控制原子的技术：所谓的纳米光学陷阱。

用光镊中已知的光捕获微观物体的技术被应用于光波导，在这种情况下是特殊的玻璃纤维。玻璃纤维可能仅薄几百纳米，即比人的头发薄约100倍。不同频率的激光被发送到玻璃纤维中，在波导周围产生一个光场，可以容纳单个原子。

然而，到目前为止，由于原子在很短的时间内变得非常热并丢失的事实限制了该技术的适用性。加热速率比光镊高3个数量级，光镊是在自由空间中产生的。尽管进行了深入的搜索，但以前仍无法确定原因。

现在，奥地利科学院量子光学与量子信息研究所和因斯布鲁克大学理论物理系的DanielHümmer和Oriol Romero-Isart与柏林洪堡大学的Philipp Schneeweiss和Arno Rauschenbeutel合作仔细分析系统。利用他们的理论模型，他们能够证明玻璃纤维的某种形式的机械振动是粒子强烈加热的原因。

物理学家在《Physical Review X》(《冷原子的纳米光子阱中的加热》)一书中对此进行了报道。

机械振动

DanielHümmer解释说：“这些是当您让波浪沿着绳索传播时产生的振动。” “由于这些振动，仅漂浮在波导表面上方约200纳米的粒子会很快发热。”

从理论上确定的加热速率与实验结果非常吻合。这一发现对应用具有重要的意义：一方面，可以通过简单的对策来显着改进该技术。较长的相干时间可以进行更复杂的实验和应用。另一方面，物理学家怀疑他们的发现对许多类似的纳米光子阱也有帮助。他们现在发表的理论模型为此类原子阱的设计提供了必要的指导。

Oriol Romero-Isart强调说：“在制造这些陷阱时，不仅必须考虑光学性能，而且还要考虑机械性能。” “我们在这里的计算给出了哪些机械作用最相关的重要指示。”

由于纳米光学陷阱中单个原子与光子之间相互作用的强度特别高(这是许多其他概念都难以解决的问题)，因此这项技术为物理学的新领域打开了大门。近年来已经进行了许多理论上的考虑。奥地利和德国的物理学家现在已经清除了通往那里的主要障碍。