Новый метод, разработанный в Боннском университете, упрощает сверхточную настройку для экспериментов в квантовой оптике.
Луч света можно увидеть только тогда, когда он попадет в частицы материи и рассеивается или отражается от них. Однако в вакууме он невидим. Физики Боннского университета разработали метод, позволяющий визуализировать лазерные лучи даже в этих условиях. Этот метод упрощает выполнение сверхточной лазерной юстировки, необходимой для управления отдельными атомами.
Когда отдельные атомы взаимодействуют друг с другом, они часто демонстрируют необычное поведение из-за своего квантового поведения. Эти эффекты можно, например, использовать для создания квантовых компьютеров. Однако для таких экспериментов необходимо маневрировать отдельными атомами в точном правильном положении. «Мы делаем это с помощью лазерных лучей, которые служат, так сказать, конвейерами света», - объясняет доктор Андреа Альберти, руководившая исследованием в Институте прикладной физики Боннского университета.
Такая конвейерная лента света содержит бесчисленное количество карманов, каждый из которых может вместить один атом. Эти карманы можно перемещать вперед и назад по желанию, позволяя переносить атом в определенное место в космосе. Если вы хотите перемещать атомы в разных направлениях, вам обычно понадобится много таких конвейерных лент. Когда в одно и то же место переносится больше атомов, они могут взаимодействовать друг с другом. Чтобы этот процесс происходил в контролируемых условиях, все карманы конвейерной ленты должны иметь одинаковую форму и глубину.
«Чтобы обеспечить эту однородность, лазеры должны перекрываться с точностью до микрометра», - объясняет Гаутам Рамола, ведущий автор исследования.
Эта задача менее тривиальна, чем кажется. Во-первых, это требует большой точности.
«Это все равно, что навести лазерную указку с трибун футбольного стадиона, чтобы попасть в боб, находящийся на начальной точке», - поясняет Альберти. «Но это еще не все - на самом деле нужно делать это с завязанными глазами».
Это связано с тем, что квантовые эксперименты проводятся в почти идеальном вакууме, где лазерные лучи невидимы. Поэтому исследователи в Бонне использовали сами атомы для измерения распространения лазерных лучей.
«Для этого мы сначала изменили лазерный свет характерным образом - мы также называем это эллиптической поляризацией», - объясняет Альберти.
Когда атомы освещаются подготовленным таким образом лазерным лучом, они реагируют, изменяя свое состояние характерным образом. Эти изменения можно измерить с очень высокой точностью.
«Каждый атом действует как небольшой датчик, который регистрирует интенсивность луча», - продолжает Альберти. «Изучая тысячи атомов в разных местах, мы можем определить местоположение луча с точностью до нескольких тысячных долей миллиметра».
Таким образом, исследователям удалось, например, настроить четыре лазерных луча так, чтобы они пересекались точно в желаемом месте, пишет phys.org.
«Такая корректировка обычно занимает несколько недель, и у вас все равно нет гарантии, что был достигнут оптимум», - говорит Альберти. «С нашим процессом нам понадобился всего один день, чтобы сделать это».
Написать комментарий