Los átomos gigantes ‘atrapados’ por tiempo récord a temperatura ambiente

Los átomos gigantes acaban de obtener un impulso como contendientes por hacer lo mejor simuladores cuánticos y computadoras, ya que los investigadores los controlaron durante un tiempo sin precedentes para un experimento de temperatura ambiente.

Tome un átomo, sintonice sus propiedades cuánticas con pulsos electromagnéticos o luz láser, cambiando las energías de sus electrones, y puede usarla para codificar información. Haz esto con miles de átomos y tienes una computadora cuántica o un simulador para materiales cuánticos exóticos. Sin embargo, después de un tiempo, los átomos pueden cambiar espontáneamente su estado, lo que introduce errores. Solo son controlables y, por lo tanto, útiles, durante una “vida” finita, que anteriormente era un máximo de 1400 segundos para experimentos de temperatura ambiente. Los científicos han podido atrapar los átomos por más tiempo, pero esos enfoques requirieron que toda la configuración sea colocado en una nevera gigante, plantear desafíos logísticos.

Zhenpu Zhang y Cindy Regal En la Universidad de Colorado, Boulder y sus colegas ahora han destrozado ese récord de temperatura ambiente. Ellos usaron Átomos de Rydbergque son de gran tamaño en diámetro porque algunos de sus electrones están lejos de sus núcleos. El equipo cargó los átomos en un contenedor que había sido vaciado de todas las partículas de aire que podían perturbarlas, luego agarraron cada átomo con láseres o “pinzas ópticas“. Esta es una forma estándar de controlar los átomos de Rydberg, que son extremadamente sensibles a los campos electromagnéticos y la luz.

Los investigadores también agregaron una capa de cobre a los lados del contenedor, luego enfriaron el recubrimiento a -269 ° C (-452 ° F). Esto protegió los átomos del calor, que puede cambiar sus estados. Además, Zhang dice que cualquier partícula de aire perdón se atasca al revestimiento de cobre, similar a la forma en que las gotas de agua tibia se condensan en una superficie fría, mejorando así el vacío dentro del recipiente. En consecuencia, el equipo podría mantener los átomos atrapados y bien controlados durante aproximadamente 50 minutos, 3000 segundos, o aproximadamente el doble de experimentos pasados ​​similares.

Zhang comenzó a construir esta configuración hace unos cinco años desde cerca de Scratch, dice Regal. “Esto es como una renovación total de cómo piensas en hacer estos experimentos”, dice ella.

Clément Sayrin en el Laboratorio Kastler Brossel en Francia dice que el nuevo enfoque podría hacer posible manipular más átomosque aumentaría la potencia computacional de cualquier computadora o simulador hecho de ellos. “Tres mil segundos es muy largo. Tienes que trabajar duro para tener estas largas vidas para estos átomos”, dice. Sin embargo, tener más átomos en la cámara también significaría tener que usar más láseres para controlarlos, lo que podría disminuir las vidas de los átomos, por lo que más, por lo que más Los desafíos de ingeniería permanecendice Sayrin.