Ловушка для атомов

Журнал Nature Physics опубликовал статью о создании американскими физиками устройства, способного удерживать несколько сотен атомов в трехмерной структуре, сохраняя при этом возможность манипулирования индивидуальными атомами. Это достижение рассматривается как еще один шаг навстречу квантовому компьютеру.

Американские физики Дэвид Вайс (David Weiss), Карл Нельсон (Karl Nelson) и Дзяо Ли (Xiao Li) из Университета штата Пенсильвания сумели захватить 250 атомов цезия с помощью трехмерной оптической решетки – структуры с периодическим пространственным потенциалом, созданной в результате интерференции трех лазерных пучков, которые пересекаются под прямыми углами друг к другу. Такой потенциал способен захватывать нейтральные атомы вследствие эффекта Штарка – сдвига и расщепления спектральных линий атомов и молекул в сильном электрическом поле. Система захваченных атомов напоминает кристаллическую решетку в том смысле, что атомы локализуются в пространстве периодически (рис, Wikipedia).

Ученые затем сфотографировали атомы в массиве, слой за слоем, доказав тем самым, что каждый из них различим. Планируется, что манипулирование каждым из атомов будет осуществляться с помощью узко сфокусированного лазерного луча, который будет менять их энергетическое состояние, обеспечивая взаимодействие соседних атомов для получения перепутанных состояний (entanglement).

Вплоть до недавнего времени удавалось получать только одно- и двумерные массивы, содержащие дюжину индивидуально управляемых атомов.