AtomChip: Nanofabrication와 Quantum 광학을 함께 가져오기

Ron Folman

Ron Folman 교수 - Negev의 벤 Gurion 대학, 이스라엘. 대응 저자: folman@bgu.ac.il

20 세기의 과학적인 혁명의th 한개는 양자역학입니다. 의 예를 들면, 입자 파로 작동할 수 있고 또는 몇몇 장소에 즉시 있을 수 있는 우리의 당좌와 다른 괴괴망측한 이론, 극단적으로 경험합니다입니다.

그것은 또한 실제로 개연론 이기 때문에 우리의 결정론적인 고아한 물리학 원리와 아주 다릅니다. 이 이상한 이론은 이미 원자 시계와 같은 기술의 놀라운 일을 가능하게 했습니다.

20 세기의 기술 혁명의th 한개는 전자 직접 회로입니다. 트랜지스터의 수백만이 작은 반도체 칩으로 끼워넣는, 그 같은 회로는 오늘 우리의 생활을 침몰시키는 대부분의 과학 기술 부속품 및 컴퓨터을 가능하게 했습니다.

지식의 2개의 겉으로는 관계가 없는 필드를 결합하는 것이 부모가 있는 훈련에서 내재되어 있던 잠재력의 단순한 합계 저쪽에 먼 도달하는 배당금을 초래하다 드물지 않습니다.

AtomChip는 그런 이야기입니다. 그것은 두 세계 전부의 베스트를 소집합니다: 마이크로와 nano 제작의 상대적으로 무르익은 들판 및 양자론에 의해 제공되는 과학적인 규칙의 새로운 세트. 함께 그(것)들은 소형 원자 시계와 같은 장치의 약속과 더불어 양 기술을, 자석 센서, 관성 항해 체계, 인력 필드 센서, 양 커뮤니케이션 및 암호화 및 양 컴퓨터 형성합니다.

요지는 고아한 환경이 존재하는 일 전자공학 및 컴퓨터와 같은 표준 장치에 의하여 양자계의 효과적인 통제 뿐 아니라 효과적인 정보 교환을 가능하게 하다 그래야, 고아한 환경 내의 양자계의 공존을 가능하게 하기 위한 것입니다.

주요 도전은 사실에서 격리의 가혹한 조건 하에서 그들의 양자 상태에서 우리가 통제와 정보 교환을 위한 양자계에 결합하고는 싶은 동안 는, 양자계 살아납니다 단지 옵니다.

AtomChips의 이민 1세는 세기 [1,2]의 전환기에 디자인되고 작전되었습니다. 이 칩은 마이크로 날조된 전극 보유 현재 및 책임에 근거를 두고, 매우 찬 중립 원자의 모양으로 양자계에 성가신 저온 기구를 위한 필요 없이 레이저와 그밖 간단한 방법에 의하여 냉각했습니다. 이 간단한 냉각 방법은 1997년과 2001년에 노벨상을 초래했습니다.

따라서, 중립 원자는 진공에서 약간 미크론 실내 온도 칩의 표면의 위 덫을 놓았습니다. , 반도체 칩에서, 관심사의 시스템이 칩 안에, 여기에서 움직이는 경우에, 관심사의 시스템은 전기의, 자석과 전자장, 칩의 위 미크론 안에 덫을 놓고 인도됩니다.

숫자 1. 전자 수송에 있는 이전에 불명한 현상이 관찰된 중립 원자를 위한 AtomChip [5] (Joerg Schmiedmayer와 가진 협력).

오늘 칩은 다른 체재로 진전했습니다. 예를 들면, 중립 원자 이외에, 감기는 이온, 분자를 고립시키고 전자 조차 표면의 위 덫을 놓습니다. 간명을 증가하기 위하여는, 최신 원자 수증기를 가진 캡슐은 또한 이용됩니다.

추가적으로, 그(것)들 안에서 내재되어 있던 양자계에 파괴적으로 결합의 유일한 특징을 전시하는 고체 격자를 이용하는 시도는 하고 있습니다 [탄소 격자 (다이아몬드)] 내의 예를들면 질소 Vacany (군기) 센터.

수많은 실험실 뿐 아니라 개인 회사에서는, AtomChip 기술은 지금 단순화되고 그리고 소형화되고 있습니다. 진공 약실은 실리콘 기판 안쪽에, 예를 들면, 있을 것입니다. 통합 다이오드 레이저 및 photonics는 민감한 정보 교환을 능률적인 빛 사정 상호 작용을 제공할 것입니다.

우리는 AtomChips가 20 세기 전자 부품 나란히 표준 전자 널에서 끼워넣어지 일지모른는 때 맞추어 점에서 멀리th 이렇게 이지 않습니다. 외면적으로, 사람은 그(것)들에게 따로따로 말할 수 없을 것입니다.

그를 위해 제작, 를 가진 친구 AtomChip에는 질 식으로 감도 지수와 칩의 수확량 많은 완전히 새로운 있다는 것을 주의하는 것이 흥미롭습니다. 그것은 또한 새로운 물자 및 기하학을 요구합니다. (전도도가 높게 남아 있을 한) 예를 들면, 수행 철사의 표면 또는 가장자리 소밀은 반도체 산업에 있는 조금 중요한 그러나, 양 광학은 극단적인 매끈함을 요구합니다.

게다가, 전기로 이방성 물자는 아무데도 전자제품 산업에서 찾아내는 있는 그러나, 크기 순서에 의해 양 광학을 위한 효력을 방해하는 감소시키도록 보였습니다.

양 광학을 위해, 오염이 유리할지도 모르다 전통적인 프로세스에서 오염은 모든 비용에 피하는 그러나 유사하게, 보였습니다. 흥미있는 독자는 AtomChips의 제작에 있는 최신식에 관하여 더 많은 것을 안으로 배울 수 있습니다 [3].

사람이 양 계산의 특정 보기에 흥미있는 경우에, 좋은 개관은 정보 처리 전표 Quantum의 특별판에서, 대략 간행되기 위하여 주어집니다 [4].

Negev (BGU)의 벤 Gurion 대학에 우리는 첫번째의 1개를, 만일 첫번째 아닙니다 의 AtomChip 지역 사회의 필요를 다루기 위하여 시작부터 디자인된 제작 시설 구성했습니다.

숫자에서는, 나는 BGU에 날조된 2개의 칩을 제출합니다. 첫번째 특색짓, 그리고 2008년에 과학 탄창에서 전자 수송에 있는 완전하게 불명한 현상의 관측이라고 가능하게 되는 원자 표면 상호 작용에 매우 감도 때문에 중립 원자를 위한 AtomChip입니다. AtomChip의 전극의 위 덫을 놓은 또한 몇천개의 중립 원자 미크론의 작은 구름은 제출됩니다.

두번째 AtomChip는 비용이 부과된 원자를 위해 적응시킵니다. 표면의 위 이 칩 미크론에 덫을 놓은 2개의 이온은 숫자에서 보입니다. 마지막으로, 나는 미래 AtomChip가 어떻게의 구축될지 개요 전망을 제출합니다.

숫자 2. 숫자 2. 몇천개의 매우 찬 원자의 묽게 한 구름 AtomChip의 표면의 위 약간 미크론 미터. 칩의 전극은 배경에서 눈에 보입니다. 에서 취하는 [6].

2개의 이온에서 숫자 3. 형광은 숫자 4에서 아래에 보여진 AtomChip의 표면의 위 미크론 미터를 덫을 놓았습니다 (Ferdinand Schmidt Kaler와 가진 협력).

BGU에 날조된 비용이 부과된 원자 (이온 칩)를 위한 숫자 4. AtomChip는 마인츠, 독일에 있는 약실로 끼워넣기 위하여 준비합니다.

숫자 5. AtomChip 미래 장치가 구축될 방법의 개요 전망. 소형 진공 약실은 실리콘 기판으로 내재되어 있을 것입니다. 칩은 섬유와 전자공학 (Tim Freegarde의 의례)를 통해 통합할 것입니다 MEMs 모든 필수 입자/광원 뿐 아니라 벨브, photonics, 높은 Q 공명기 및 해독

AtomChip는 2개의 훈련 사이 공동 작용의 뿐만 아니라 경탄스러운 보기입니다. 또한 1개의 모놀리식 장치에 있는 많은 다른 사용할 수 있는 성분의 통합의 경이로운 보기입니다: 현재를 위한 병렬로 금속 전극 및 책임 photonics와 높은 Q 공명기, MEMs 의 레이저에, etc로.

추가로, AtomChip 플래트홈은 몇몇 다른 양자계의 통합을 가능하게 할 수 있습니다. 이 소위 잡종 양자계는, 덫을 놓은 원자의 모양으로 superconducting qubits (양 비트) 및 양 기억 장치로 만든 예를 들면, 논리 회로를 포함할 수 있습니다.

과학은 지식과 뿐만 아니라 기술 후에 전부 대략 있는 때, 아마 더 넓은 약간 철학적인 관점을 가진 이 짧은 요점을 끝내기 위하여 적합합니다. AtomChip는 점점 복잡한 양 작동을 가능하게 하기 때문에, 또한 양자론으로 더 깊고 더 깊은 통찰력을 가능하게 할 것입니다. 성격의 가장 이상한 영역의 한의 그 같은 이해에는 우리자신의 우주 뿐 아니라 우리의 지각의 우리의 개념에 관하여 깊은 연루가 있을 수 있습니다. 예를 들면 두뇌 기능이 양 논리 또는 고아한 논리를 따른다는 것을, 수수께끼에의 응답하는 것에는 자유 의지의 질문에 관하여 결과가 있을 수 있습니다.

미래에 의하여 보전되다 무엇이건이 AtomChip를 위해, 이 칩이 탐을 위해 저희를 확실히 초대했다 확실히 명확합니다.


[1] R. Folman, P. Kruger, J. Schmiedmayer, J. Denschlag 및 C. Henkel 의 nanofabricated 표면을 사용하는 통제 찬 원자: 원자 칩, 전진. 에. Mol. 선택하십시오. Phys. 48, 263 (2002년).

[2] J. Reichel, 마이크로 칩 함정과 Bose 아인슈타인 응축, Appl. Phys. B 75, 469 (2002년).

[3] R. Folman, P. Treutlein, J. Schmiedmayer 의 원자의 제작은 "원자에서, 잘게 썹니다" (윌에이 VCH 2011년이 지은 책), Ed 잘게 썹니다. Vladan Vuletic와 Jakob Reichel.

[4] 중립 입자에 정보 처리 Quantum, 정보 처리 Quantum의 전표에 있는 특별판 (http://www.springer.com/physics/journal/11128) 의 Ed. Ron Folman와 하워드 Brandt.

[5] S. Aigner, L. Della Pietra, Y. Japha, O. Entin-Wohlman, T. 데비드, R. 예루살렘, R. Folman 및 J. Schmiedmayer 의 과학 319 1226년 (2008년).

[6] Ramon Szmuk, M.Sc. 논제, Negev (2011년)의 벤 Gurion 대학

Date Added: Jun 16, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:05

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