211service.com
Lav lys af ionfælder
Manipulationen af enkelte atomer og ioner ved hjælp af lys og elektriske felter er et af de definerende træk ved moderne videnskab. Disse værktøjer har givet forskere en måde at lege med byggestenene i vores verden på en måde, som tidligere generationer kun kunne drømme om. Og antallet af store gennembrud, der er kommet fra denne teknologi, er legio: alt fra Bose Einstein Condensates til kvantecomputere.
Mærkeligt nok er fangsten af ioner og atomer dog afhængig af forskellige teknologier. Siden 1980 er enkelte ioner blevet fanget i radiofrekvente elektriske felter. Disse felter udøver kræfter på en ion, der er kraftige nok til at overvinde de uundgåelige omstrejfende elektriske felter, som ellers kunne påvirke en ion.
På den anden side er forskere afhængige af optiske fælder for at få fat i atomer. Det første enkelte atom blev fanget på denne måde først i 1999.
Men på trods af disse forskelle er fældemekanismen ret ens i begge disse teknikker. I en RF-fælde virker det elektromagnetiske felt på ionens dipolmoment og genererer en kraft, der holder den indespærret. I en optisk fælde opstår indeslutningen fra den optiske dipolkraft. Dette er noget svagere end kræfterne i en RF-fælde. Fysikere har aldrig bøvlet med optisk fangst på ioner af frygt for, at ethvert herreløst elektrisk felt ville piske ionen væk.
Men de kan nu lægge den frygt til ro, siger Tobias Schaetz og kammerater ved Max Planck Institute for Quantum Optics i Tyskland. Årsagen er, at disse fyre har gjort det: fanget en enkelt magnesiumion i en optisk fælde i en periode på millisekunder. Hvad mere er, deres eksperiment er blot et bevis på princippet: betydelige forbedringer af teknikken og fælden bør være relativt ligetil at opnå.
Evnen til at fange ioner med optiske felter åbner op for en række nye horisonter. Optiske fælder kan være mere komplekse og nemmere og finere at manipulere end RF-fælder. De burde give fysikere en bedre pose tricks til at spille på ioner. Disse fælder kunne bruges til at bygge bedre ion-baserede kvantecomputere og kvantesimulatorer. De kan også tillade fysikere at skabe og studere egenskaberne af 3D-ioniske krystaller mere detaljeret.
Og efter flere års manipulation af atomer og ioner hver for sig, vil fysikere opdage, at de nu kan lege med begge på samme tid i en optisk fælde. Det skulle give forskere mulighed for at studere interaktionen mellem atomer og ioner mere detaljeret end nogensinde før.
Alt i alt fede ting!
Ref: arxiv.org/abs/1001.2953 : Optisk indfangning af en ion