Vísindamenn hafa uppgötvað einfalda en öfluga leið til að vernda frumeindir gegn því að missa upplýsingar - lykiláskorun við að þróa áreiðanlega skammtatækni.
Með því að skína einn, vandlega stilltan leysigeisla á gas af atómum, tókst þeim að halda innri snúningum atómanna samstilltan og draga verulega úr þeim hraða sem upplýsingar glatast. Í skammtaskynjara og minni kerfum missa atóm oft segulmagnaðir stefnu - eða „snúning“ - þegar þeir rekast á hvor annan eða veggi ílátsins.
Þetta fyrirbæri, þekkt sem snúningsslökun, takmarkar verulega afköst og stöðugleika slíkra tækja. Hefðbundnar aðferðir til að vinna gegn því hafa krafist þess að starfa á mjög litlum segulsviðum og nota fyrirferðarmikla segulmagnaðir hlífðar.
Nýja aðferðin styður þessar þvinganir að öllu leyti. Í stað þess að hlífa kerfinu með segulmagnaðir notar það ljós til að færa atómorkuþéttni lúmskt, samræma snúninga atómanna og halda þeim samstillingu, jafnvel þegar þeir hreyfast og rekast. Þetta skapar seigur snúningsástand sem er náttúrulega varið gegn decoherence.
Í rannsóknarstofutilraunum með hlýjum cesíumgufu minnkaði tæknin rotnun um 10 og bætti marktækt segulnæmi. Þessi bylting sýnir fram á að einn ljósgeisli getur lengt samhengistíma atóm snúninga, opnað hurðina að samsniðnari, nákvæmari og öflugri skammtafræðilegum skynjara, segulmælum og minni tækjum.
Teymi eðlisfræðinga frá Applied Physics and Center for Nanoscience og nanotechnology, í samvinnu við School of Applied and Engineering Physics og Nanotechnology, hefur afhjúpað öfluga nýja aðferð til að verja atóm snúninga frá umhverfislegum „hávaða“ -} meiriháttar skrefi í átt að því að bæta nákvæmni og útfærslu tækni eins og skammtafræði og siglingar.
Rannsóknin, "Optical Protection of Alkali - málmatóm frá snúningsslökun," eftir Avraham Berrebi, Mark Dikopoltsev, prófessor Ori Katz (hebreska háskólann), og prófessor eða Katz (Cornell University), hefur verið birt í íLíkamleg endurskoðun bréfog geta hugsanlega gjörbylt reitum sem eru háðir segulskynjun og atómsamhengi.
Atóm með óparaðar rafeindir - eins og í cesium gufu - hafa eiginleika „snúnings“, hafa sterk samskipti við segulsvið og er því hægt að nota það við Ultra - viðkvæmar mælingar á segulsviðum, þyngdarafl og jafnvel heilastarfsemi. En þessir snúningar eru alrangt brothættir.
Jafnvel smá truflun frá nærliggjandi atómum eða gámveggjum getur valdið því að þeir missa afstöðu sína, ferli sem kallast snúningsslökun. Fram til þessa hefur verndun þessara snúninga gegn slíkum truflunum krafist flókinna uppsetningar eða unnið aðeins við mjög sérstakar aðstæður. Nýja aðferðin breytir því.
Laserljós sem skjöldur
Vísindamennirnir þróuðu tækni sem notar stakan, nákvæmlega stilltan leysigeisla til að samstilla forgang atómspinna í segulsviðinu - jafnvel þar sem atómin rekast stöðugt á hvort annað og umhverfi þeirra.
Ímyndaðu þér atburðarás þar sem hundruð pínulítilra snúningstoppar eru bundin innan kassa. Venjulega geta samspil þessara bolta truflað snúningsstillingar sínar og valdið því að allt kerfið féll úr samstillingu. Þessi áhrif verða mun ráðandi á háum segulsviðum þar sem topparnir vinna og breyta stefnumörkun þeirra mun hraðar.
Sérstök aðferð notar ljós til að viðhalda samstillingu innan kerfisins. Með því að takast á við muninn á hinum ýmsu snúningsstillingum heldur ljósinu í raun öllum bolunum snúast í sátt, kemur í veg fyrir röskun og gerir kleift að nota samvinnuhegðun meðal snúningseininganna, jafnvel á háum segulsviðum. Þessi aðferð varpar ljósi á heillandi samspil ljóss og atóms snúningsvirkni.
Vísindamennirnir náðu níu - brjóta framför í því hversu lengi cesíumatóm héldu snúningsstefnu sinni. Merkilegt að þessi vernd virkar jafnvel þegar frumeindirnar eru að skoppa af sérstökum and -- slökun - húðuð frumuveggjum og upplifa tíð innri árekstra.
Raunverulegur - heimur möguleiki
Þessi tækni gæti aukið tæki verulega sem treysta á atóm snúninga, þar á meðal:
Skammtaskynjarar og segulmagnaðir notaðir við læknisfræðilegar myndgreiningar, fornleifafræði og geimkönnun
Nákvæmni leiðsögukerfi sem treysta ekki á GPS
Skammtaupplýsingapallar þar sem snúningsstöðugleiki er lykillinn að geymslu og vinnsluupplýsingum
Vegna þess að aðferðin virkar í „hlýju“ umhverfi og þarfnast ekki mikillar kælingar eða flókinna reitstillingar gæti það verið hagnýtara fyrir raunveruleg - heimsforrit en núverandi aðferðir.
„Þessi aðferð opnar nýjan kafla við að vernda skammtakerfi gegn hávaða,“ sögðu vísindamennirnir. „Með því að virkja náttúrulega hreyfingu frumeinda og nota ljós sem sveiflujöfnun getum við nú varðveitt samhengi við breiðara svið aðstæðna en nokkru sinni fyrr.“
Rannsóknirnar byggja á áratuga vinnu í atómeðlisfræði, en þessi einfalda, glæsilega lausn - með því að nota ljós til að samræma atóm - er stökk fram á við. Það gæti ryðja brautina fyrir öflugri, nákvæmari og aðgengilegri skammtatækni á næstunni.
