Физици от САЩ представиха иновативен метод за улавяне на отделни

Физици от Съединени американски щати показаха новаторски способ за хващане на обособени атоми, който може да открие пътя към основаването на квантови компютри със 100 000 кубита. Това е с два порядъка повече от най-съвременните квантови машини. Новият метод съчетава две технологии: оптична пинсета и плоски оптични устройства, известни като метаповърхности.

Обикновено за основаването на лазерни клопки, които задържат атомите, се употребяват обемисти устройства – пространствени светлинни модулатори. Тези системи постановат ограничавания върху размера на масивите от атоми, които могат да бъдат уловени. Екипът от Колумбийския университет заобиколи това ограничаване, като създаде метаповърхност – плоско устройство, покрито със структури с нанометричен мащаб. Тези „ пиксели “ образуват мечтаните модели на хващане от падащите лазерни лъчи, което прави цялата система компактна и евентуално мащабируема.

Изследователите сполучливо демонстрираха работата на метода, като уловиха към 1000 стронциеви атома. Нещо повече, те сътвориха метаповърхност, способна да генерира 360 000 обособени оптични пинцети, което е два порядъка над опциите на сегашната технология. Най-голямата метаповърхност, която са съумели да изработят, с диаметър 3,5 милиметра, съдържа повече от 100 милиона пиксела и основава масив от 600 на 600 клопката.

„ Атомите са естествените кубити, които са изцяло идентични и съществуват в големи количества. Проблемът постоянно е бил в намирането на метод да ги манипулираме в огромен мащаб “,

обяснява Аарон Холман, един от водещите създатели на проучването.

Разработените метаповърхности са направени от богат на силиций силициев нитрид и титанов диоксид, написа Phys. Те са извънредно здрави и могат да устоят на лазерно лъчение с интензитет милион пъти по-голям от интензитета на слънчевата светлина на Земята.

За да се осъществя цялостният капацитет на технологията, екипът ще се нуждае от по-мощни лазери от тези, с които разполага в този момент. Но това е постижима задача, уверени са учените. Те към този момент демонстрираха гъвкавостта на платформата, като подредиха атоми в разнообразни конфигурации, в това число квадратна решетка, квазикристални модели и даже форма, наподобяваща Статуята на свободата.

В допълнение към квантовите калкулации тази технология може да откри приложение в квантовите симулатори за моделиране на комплицирани физически системи и в оптичните атомни часовници за свръхпрецизно премерване на времето.