First Atomtronic Radio Broadcasts Matter Waves

Oscillerende kredsløb er arbejdshestene i mange elektroniske enheder. Især oscillerende elektroner udsender elektromagnetiske bølger, en mekanisme, der har ført til en eller to applikationer, som læserne kan være stødt på.

Nu har Seth Caliga og venner ved University of Colorado og National Institute for Standards and Technology i Boulder bygget en version af denne slags kredsløb, der arbejder med atomer frem for elektroner.

Deres atomtroniske kredsløb genererer en oscillerende atomstrøm, der udsender stofbølger, hvor atomer transporterer energi gennem rummet.

Hjertet i deres enhed er en atomtronisk transistor - en optomagnetisk fælde med tre rum, der kan holde et Bose Einstein-kondensat af rubidium-atomer afkølet næsten til det absolutte nul.

I en analogi med elektroniske transistorer kalder Caliga og co disse rum for source, gate og drain (med porten klemt mellem source og drain). Den optiske barriere mellem rummene forhindrer atomer i at bevæge sig frit mellem dem.

Caliga og co starter deres atomtroniske transistor ved at fylde kilderummet med rubidiumatomer. Denne proces er som at oplade en kondensator: den producerer et kemisk potentiale, der skubber atomer gennem enheden, ligesom elektrisk potentiale driver elektroner.

De sænker derefter barriererne for at tillade atomer at tunnelere ind i porten. Selvfølgelig kan atomerne tunnelere tilbage igen, hvilket fører til oscillationen.

Atomerne er også i stand til at tunnelere fra porten til afløbet og ud af enheden. Dette er sagen bølgeemission.

For at forhindre, at atomerne tunnelerer tilbage fra afløbet, zapper Caliga og co-zapper denne region med en laserstråle. Dette ophidser atomerne og sender stofbølgen ud i rummet. Det er derfor, enheden er analog med en elektronisk oscillator, der genererer elektromagnetiske bølger i en radio.

Sammen er denne laser og input af rubidium-atomer til kilden som et batteri, der driver enheden.

Der er selvfølgelig en eller to begrænsninger. Enheden holder op med at virke, når den løber tør for atomer, et antal der er begrænset af antallet af atomer i et Bose Einstein-kondensat, i dette tilfælde nogle få titusinder.

Den eneste måde at løse dette på er at generere en kontinuerlig kilde til disse atomer, noget ingen endnu har udarbejdet. Men Caliga og co mener, at det er et problem, der vil blive knækket i den nærmeste fremtid.

Ud over det er spørgsmålet, hvad man skal gøre med sådan en enhed. Elektroniske oscillatorer (og mekaniske som f.eks. bedstefars ure) sidder i hjertet af nogle af de største revolutioner i menneskehedens historie.

Caliga og co har tilsvarende store forhåbninger til deres enhed: Materiebølgeoscillatoren kan ligeledes have en væsentlig rolle at spille i udviklingen af ​​atombaserede sensorer og måske i kvanteinformationsbehandling.

Vi venter på at se. I mellemtiden, forslag til den måde, matterwave-oscillatorer kan forbedre vores parti i kommentarfeltet.

Ref: http:// arxiv.org/abs/1208.3109 : En Matterwave Transistor Oscillator

skjule