211service.com
Pasaulē pirmā fotoniskā integrālā shēma atomu manipulēšanai
Elektroniskās integrālās shēmas, iespējams, ir nozīmīgākā 20. gadsimta tehnoloģija. Cita starpā ļaujot izmantot datoru nozari, viņi ir mainījuši mūsu darba un spēles veidu vēl nebijušā mērā.
Šo ierīču fotoniskos ekvivalentus ir bijis vienlīdz grūti izstrādāt, un tos plaši izmanto, lai manipulētu un kontrolētu optisko šķiedru signālus. Bet ir godīgi teikt, ka viņiem vēl ir jāsasniedz viss savs potenciāls.
Viena potenciāla iespēja ir gaismas spēja manipulēt ar atsevišķiem atomiem un ietekmēt tos. Fiziķi zinātnes vārdā regulāri izmanto gaismu, lai notvertu atomus un jonus. Tam ir visa veida svarīgas lietojumprogrammas, sākot no kvantu komunikācijas līdz laika noteikšanai.
Taču ierīces, kas to visu dara, nav pieejamas nevienam, kam ir pietiekami daudz neveiksminieku, lai viņiem nepiederētu labi aprīkota optikas laboratorija.
Fotoniskās integrālās shēmas to varētu mainīt. Tie piedāvā iespēju izmantot gaismu, lai manipulētu ar atsevišķiem atomiem mazās autonomās vienībās, kuras ir salīdzinoši lēti izgatavotas un viegli darbināmas.
Šodien Džefs Kimbls no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta Pasadenā un daži draugi saka, ka ir uzbūvējuši pirmo šādas ierīces piemēru. Mēs ziņojam par pirmās integrētās optiskās shēmas izstrādi ar fotonisku kristālu, kas spēj gan lokalizēt, gan savienot atomus ar vadītajiem fotoniem ierīcē, viņi saka.
Fotoniskie kristāli ir noderīgi, jo to optiskās īpašības nosaka fiziskā ģeometrija, viļņvada izmērs un tā tālāk. Tas ļauj tos precīzi noregulēt, lai pārvadātu tikai noteiktus gaismas viļņu garumus.
Jaunā ierīce ir fotoniskais kristāls, kas izgatavots no silīcija nitrīda, kas darbojas kā lāzera gaismas viļņvads. Kimble un viņa pilnveidotā viltība ir tā, lai tā pārnēsātu gaismu, kas noregulēta uz noteiktām atomu pārejām cēzijā. Kad cēzija atoms absorbē un izkliedē šos viļņu garumus, process rada spēkus, ko var izmantot, lai notvertu un manipulētu ar atomu.
Fotoniskais kristāls ir integrēts sistēmā, kas nodrošina gatavu cēzija atomu piegādi, un rezultāts ir integrēta shēma, kas spēj manipulēt ar atsevišķiem cēzija atomiem.
Kimble un līdzinieki ir izmēģinājuši savu tempu un apgalvo, ka tas darbojas labi un piedāvā milzīgu potenciālu. Viņi saka, ka nanofotonikas un atomu fizikas integrācija ir bijis ilgi meklēts mērķis, kas pavērtu jaunas robežas optiskajai fizikai.
Pieteikumu ir daudz. Šāda veida ierīce būs svarīgs augstas kvalitātes kvantu skaitļošanas un komunikācijas elements, jo atomi var uzglabāt un manipulēt ar informāciju, ko nes fotoni.
Bet atomi var darboties arī kā cita veida optiskie komponenti, izstaro gaismu ar gandrīz perfektu efektivitāti vai atstaro to kā spoguli. Un daudzu atomu mijiedarbībai savā starpā un fotoniem vajadzētu sniegt fiziķiem dažas interesantas eksperimentu iespējas. Spēcīgā mijiedarbība starp daudzu atomu spoguļu optisko reakciju un lielajiem optiskajiem spēkiem var izraisīt interesantu opto-mehānisko uzvedību, piemēram, pašorganizēšanos, saka Kimble un citi.
Tātad šī ir interesanta principa pierādījuma ierīce, kas varētu padarīt iespējamu jaunas paaudzes nanofotoniskus eksperimentus. Šobrīd ir grūti apgalvot, ka šāda veida integrētās fotoniskās shēmas veidos masveidā ražotu ierīču iekšpusi, kā to ir darījušas integrētās elektroniskās shēmas. Bet tikpat grūti ir apgalvot, ka viņi nekad to nedarīs. To rādīs tikai laiks!
Atsauce: arxiv.org/abs/1312.3446 : atomu un gaismas mijiedarbība fotoniskajos kristālos