Partikler er fanget

Forskere konstruerer nye ionefeller for kobling av lette partikler og atomer

Bare tolv ganger tolv millimeter i størrelse er bæreren som tre bittesmå ionefeller er montert på rad. Det lille bildet øverst til venstre viser to ioner fanget i en av de tre fellene og tatt med et digitalt kamera med høy følsomhet. © Universitetet i Erlangen-Nuremberg / styreleder for eksperimentell fysikk (optikk)
lese høyt

Et avgjørende skritt for å undersøke grunnleggende kvanteeffekter er nå oppnådd av et internasjonalt forskerteam. Fysikerne har designet en ny ionefelle, som er et viktig verktøy for kobling av lette partikler og atomer - en av forutsetningene for bygging av kvantenettverk.

Forskerne fra University of Erlangen-Nuremberg og Erlangen Max Planck Institute for the Physics of Light rundt professor Gerd Leuchs presenterer sin nye teknologi sammen med kolleger fra National Institute of Standards and Technology i Boulder, USA, i den elektroniske utgaven av tidsskriftet "Naturfysikk" før.

Ionfeller lar deg fange enkeltladede atomer og holde dem i en lengre periode. Forskere kan bruke lasere stråler med lav effekt for å studere de faste partiklene for deres fysiske egenskaper eller for å studere påvirkning av miljøet på ionet. Ionfellen gjør det mulig å bruke individuelle partikler som en spesielt følsom sonde for lys og andre elektromagnetiske felt.

Gratis utsikt til alle sider

Imidlertid begrenser de fleste feller som så langt er konstruert tilgang til eller omgir ionet nesten fullstendig. Forskerne i Erlangen og Boulder har lyktes med å endre geometrien til fangeelektrodene på en slik måte at den fangede partikkelen nesten har "fritt syn" på alle sider.

Nå flyter det ladede atomet som over et nålepunkt og kan undersøkes på nesten alle sider - omtrent 96 prosent av plassen. På grunn av den slanke formen på fellen kan ionet, som ligner en sonde, bringes til overflater. Dette gjør det mulig å måle ekstremt små elektromagnetiske krefter, som er opptil en firedobling ganger mindre enn gravitasjonsattraksjonen. utstilling

Viktig byggestein for kvantenettverk

I Erlangen er fellen ment å plassere et ion i midten av et parabolsk speil på størrelse med en mynt. Så forskerne ønsker å skape noe som generelt lykkes først etter mange forsøk: Det ladede atomet er å ta en enkelt lyspartikkel i en kontrollert prosess - og det på første forsøk. Ionet lagrer også informasjonen som lyspartikkelen bærer.

Denne prosessen regnes som et av grunnlagene for moderne kvanteoptikk. Så langt har det imidlertid ennå ikke blitt eksperimentelt undersøkt av forskningen i detalj. I tillegg er en lett partikkel-atomkobling en viktig byggestein for realiseringen av kvantenettverk, et slags internett for en overføring av klassiske data, som i prinsippet er helt sikker, og i fremtiden også f r overføring av kvanteinformasjon.

(idw - Universitetet i Erlangen-N rnberg, 01.07.2009 - DLO)