Construire des structures atomiques 3D par atome en utilisant des lasers

Anonim

Une équipe de chercheurs du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France a mis au point une technique d’arrangement des atomes froids en structures tridimensionnelles utiles. Dans leur article publié dans la revue Nature, le groupe décrit leur technique et les manières dont les structures pourraient être utiles.

Au fur et à mesure du développement d'un ordinateur quantique fonctionnel, des groupes de scientifiques ont travaillé sur les technologies nécessaires au développement d'une telle machine. L'une de ces exigences est le développement de structures atomiques: si les atomes doivent servir de qubits, ils doivent être disposés de manière précise et utile, ce qui permet des interactions entre eux. La plupart d'entre eux envisagent de telles dispositions comme des structures à trois dimensions. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont présenté une technique qu'ils ont développée pour construire des structures atomiques 3D dans des formes en réseau susceptibles d'être nécessaires pour des applications informatiques quantiques.

La technique consiste à construire des microtraps en utilisant de la lumière modulée spatialement. De tels pièges et autres instruments utilisent l'énergie de la lumière pour déplacer des atomes neutres uniques de la manière désirée, puis les maintenir en place. Pour construire une structure désirée, le groupe a déplacé une petite masse d'atomes de rubidium dans un piège qui l'a rempli à moitié. Faire ainsi les atomes dans des endroits aléatoires à l'intérieur du piège. Ils ont ensuite activé les déflecteurs qui utilisaient à la fois le son et la lumière pour servir de pincettes qu'ils utilisaient pour déplacer les atomes dans le piège de la manière désirée. Après cela, ils ont utilisé la pince à épiler pour attraper des atomes uniques à l'extérieur du piège et les ont placés dans les endroits désirés à l'intérieur du piège. Le résultat final était une structure 3D dans une forme souhaitée.

Les chercheurs notent que leur technique permet de créer des structures 3D dans une variété de formes, qui sont toutes ordonnées avec précision. Notamment, les résultats sont exempts de défauts car chaque atome est placé individuellement dans la structure. Pour prouver l'efficacité de leur technique, les chercheurs ont baigné une structure qu'ils avaient construite avec de la lumière et étudié le résultat avec une caméra CCD.

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