【單光晶格自旋翻轉】

江南布衣

【單光晶格自旋翻轉】

 

 

 

原子自旋翻轉由原子

物理學家在德國是第一個單獨的原子自旋翻轉在光晶格。

 

研究人員，誰是設在馬克斯普朗克量子光學研究所在嘉興，使用相結合的激光，微波，以解決個別銣原子排列在一個國家被稱為“莫特絕緣體”。

 

他們的方法可用於製造量子計算機，也為模擬固體中電子的行為 - 尤其是超導體。

 

這個新發現的能力，就是一個最好的例子，進步，物理學家們在了解量子相互作用，通過研究超冷原子光晶格激光束錯綜複雜。

 

通過調整激光燈和應用磁場，科學家們可以“調”原子間的相互作用，模擬電子在行為結晶固體。

 

雖然一個原子在光晶格一般可從一個格子隧道工地到鄰近的站點，在莫特絕緣體所有的網站都被佔用，這意味著能源成本的隧道是太大，被凍結的原子到位。

 

這些冷凍的每個原子，但是，可以成為優秀的量子位（比特）的量子存儲器，因為它們是高度隔離的周邊環境。

 

而且，因為每個原子具有磁性旋轉，光學莫特絕緣體，可用於模擬的效果在電子自旋性質，如傳導。

 

然而，物理學家一直未能調整個別旋轉的價值，限制了有用的光學莫特絕緣體。

 

 

自旋翻轉

斯特凡Kuhr什麼，伊曼紐爾布洛赫和他的同事現在做的就是制定一種方式翻轉單個原子的自旋不影響其餘部分的格子。

 

該小組一開始的雲約十億銣 87原子，被冷卻到小於 100的nK。

 

由於這一過程涉及原子雲不斷離開，球隊留下了只有幾百個人的超冷原子。

 

在縱橫交錯的激光，然後切換到創建一個二維正方晶格的晶格參數進行調整，以便從一個系統轉換到一個超流體進行莫特絕緣體，晶格間距為 532納米。

 

所有的原子在晶格最初的“0”自旋態。 要翻轉一個原子，它首先用激光照射。

 

緊聚焦的光束，使幾乎所有的光落在一格網站，在這裡它修改的能量差之間的“0”和“1”的原子自旋態的孤獨。

 

整個格子，然後沐浴在微波爐在修改後的能量差，這翻轉照原子的自旋，但沒有其他人。

 

 

 

在一個旋轉的符號繪製莫特絕緣體

這個過程可以重複在不同的格點和團隊管理模式在寫一些莫特絕緣體，包括希臘字母ψ（見圖）。

 

雖然它不是可以測量單個原子的自旋不破壞莫特絕​​緣體，物理學家證實了激光發射技術是只彈出調整原子在“1”狀態。 光學顯微鏡圖像，然後採取了其餘的“0”原子，揭示了模式。

 

 

關鍵的一步

彼得佐勒，量子物理學家在奧地利因斯布魯克大學，認為這項工作是“開創性的一步實驗與光晶格”。

 

亨寧莫里茨的漢堡大學，同時表示，球隊的能力，以解決單個原子“是關鍵的一步走向道路上的超冷原子與量子計算”。

 

事實上，佐勒認為，量子計算設備的基礎上原子可以很快趕上那些使用囚禁離子 - 目前鉛電池組性能的術語。

 

但是，還有更多的工作要做。

如果莫特絕緣體用作量子計算機，原子需要被放入一個量子疊加的“0”和“1”狀態。

 

Kuhr告訴 physicsworld.com ，需要一些更好的控制實驗參數，就是在球隊的“待辦事項”。

 

量子計算機也需要量子門（和糾纏）之間對原子。

 

這可能是實現把原子變成“裡德堡態” - 在其中原子的外層電子殼層延伸很遠的原子核和重疊的說，它的鄰居。

 

物理學家也有興趣在一個自旋翻轉，然後看如何激發自旋晶格雖然移動，從而模擬量子磁性和運輸現象的固體。

 

這項工作發表在 自然  471 319 。

 

 

關於作者

麥約翰斯頓 是編輯， physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/45396