Квантовая сцепленность одиночных атомов: уже скоро

Учёным удалось решить одну из основных технических проблем на пути к созданию квантово-сцепленных состояний массивных частиц — атомов. Сотрудники Австралийского национального университета впервые выделили одиночный атом с энергией на уровне сотен пикокельвин.

Схема оптической ловушки, использованной в эксперименте
Схема оптической ловушки, использованной в эксперименте

Авторы опубликованной в журнале Physical Review Letters статьи предлагают использовать бозе-эйнштейновский конденсат возбуждённых атомов гелия. Для этого их помещают в магнитную ловушку и охлаждают до температуры порядка одного микрокельвина. Затем около 10 000 охлаждённых атомов перемещает в ловушку оптическую.

Здесь у атомов гелия меняют направление спина, что приводит к резкому возрастанию числа столкновений между ними. В результате каждого из них из двух возбуждённых атомов образуется положительный ион гелия, электрон и невозбуждённый атом гелия. Выделившаяся при этом энергия переходит в кинетическую энергию продуктов реакции, и они покидают ловушку.

Поскольку при каждом столкновении из системы улетает ровно два атома, то если изначально в ловушке находилось нечётное число атомов, через некоторое время в ней останется только один атом. Измеряя энергию покидающих систему атомов, учёные определили, что их температура равна 890 пикокельвин.

При столь низкой температуре оставшийся в ловушке одиночный атом будет иметь длину волны де Бройля порядка 10 мкм! Это позволит осуществить его запутывание с другим таким же атомом. Предлагавшиеся ранее схемы получения сверххолодных одиночных атомов такой возможности не предоставляли.


Источник: One Very Cold Atom // Physics

comments powered by Disqus