AtomChip: Приносящ Nanofabrication и Оптику Кванта Совместно

Рон Folman

Prof. Рон Folman - Университет Negev, Израиль Бен-Gurion. Соответствуя автор: folman@bgu.ac.il

Один из научных витков столетияth 20 Квантовая Механика. Странная теория, весьма отличающаяся от наше межсуточное испытывает, в котором, например, частице смогите подействовать как волна или смогите находиться в нескольких мест сразу verb.

Оно отличал также очень наши детерминистские классические законы физики по мере того как оно вероятностн в природе. Эта странная теория уже включала чудеса технологии как атомные часы.

Один из технологических витков столетияth 20 электронная интегральная схемаа. Такие цепи, в которые миллионы транзисторов положены в малый обломок полупроводника, включали компьютер и большинств технологические устройства который сегодня engulf наши жизни.

Не неупотребительно что соединять 2 seemingly несоединенных области знания приносит около дивиденды которые достигают далеко за простая сумма потенциала врезала в 2 дисциплинах родителя.

AtomChip такой рассказ. Оно приносит совместно самое лучшее обоих миров: относительно возмужалое поле микро- и nano изготовления и новый комплект научных правил обеспеченных теорией квантов. Совместно они формируют технологию суммы, с посылом приборов как миниатюрные атомные часы, магнитные датчики, инерциальные навигационные системы, датчики поля гравитации, связь и тайнопись суммы, и компьютер суммы.

Главная идея делать возможным сосуществование системы суммы внутри классическая окружающая среда, так, что классическая окружающая среда включит действенный контроль системы суммы так же, как эффективный обмен информацией стандартными приборами как присутствующая электроника и компьютеры дня.

Главным образом возможность приходит от факта что пока мы хотим соединить к системе суммы для управления и обмена информацией, системы суммы выдерживает в их квантовом состоянии только в суровых условиях изоляции.

Конструировало и эксплуатирова первое поколение AtomChips на повороте от столетия [1,2]. Эти обломоки были основаны на микро--изготовленных течениях и обязанностях удерживания электродов, и на системе суммы в форме ультра-холодных нейтральных атомов охладил лазерами и другими простыми серединами без потребности для громоздкого криогенного прибора. Эти простые охлаждая методы дали подъем к Нобелевским премиям в 1997 и 2001.

Таким Образом, нейтральные атомы были поглощены в вакууме немного микронов выше поверхность обломока комнатной температуры. Если, в обломок полупроводника, система интереса двигает внутри обломок, здесь, то, система интереса поглощена и направлена внутри электрические, магнитные и электромагнитные поля, микроны выше обломок.

Диаграмма 1. AtomChip для нейтральных атомов с которыми наблюдалось ранее неизвестное явление в переходе электрона [5] (сотрудничество с Joerg Schmiedmayer).

Сегодня обломок эволюционировал в различные форматы. Например, в дополнение к нейтральным атомам, холод изолировал ионы, молекулы и даже электроны поглощены над поверхностью. Для того чтобы увеличить простоту, капсулы с горячим атомным паром также использованы.

В добавлении, делаются попытки использовать полупроводниковые решетки которые показывают уникально характеристику не разрушительно соединять к системе суммы врезанной внутри они [например центры Азота-Vacany (цвета) внутри решетка углерода (диамант)].

В многочисленних лабораториях так же, как частных компаниях, технология AtomChip в настоящее время упрощается и миниатюризируется. Камера вакуума, например, будет расположена внутри субстрата кремния. Интегрированные лазеры и photonics диода обеспечат эффективное взаимодействие свет-дела для чувствительного обмена информацией.

Мы нет таким образом далеко от состояния системы на определенный момент времени когда AtomChips может быть врезано в стандартных электронных досках наряду с 20th электронными блоками столетия. Внешне, одно не будет сказать им врозь.

Для тех близкий друг с изготовлением, интересно заметить что AtomChip имеет много вполне новых показателей добротности оперируя понятиями качества и выхода обломоков. Оно также требует новых материалов и геометрии. Например, пока шершавость поверхности или края дирижируя проводов меньшей заботы в индустрии полупроводника (покуда проводимость остает высокой), оптика суммы требует весьма гладкости.

Furthermore, пока электрически неравносвойственные материалы нигде, котор нужно найти в индустрии электроники, они были показаны, что уменьшают помешать влияния для оптики суммы порядками величины.

Подобно, пока в обычных процессах загрязнение во избежаниео на всей цене, было показано что для оптики суммы, загрязнение может быть выгодно. Заинтересованный читатель может выучить больше о современном в изготовлении AtomChips внутри [3].

Если одно заинтересовано в специфическом примере вычислять суммы, то хороший обзор уступан специальный выпуск Обрабатывать Данных По Кванта журнала, около к выходил в свет [4].

На Университете Бен-Gurion Negev (BGU) мы строили одно во-первых, если не во-первых, средство изготовления конструировало от старта адресовать потребности общины AtomChip.

В диаграммах, Я представляю 2 обломока изготовленного на BGU. Первое AtomChip для нейтральных атомов, которые отличали в кассете Науки в 2008, и которые должно к ультра чувствительности к позволенному взаимодействию атом-поверхности, замечанию вполне неизвестного явления в переходе электрона. Малюсенькое облако немного тысячи нейтральных атомов поглощенных микроны выше электроды AtomChip также приведено.

Второе AtomChip приспособлено для порученных атомов. 2 иона поглощенного на микронах этого обломока выше поверхность показаны в диаграмме. Окончательно, Я представляю схематический взгляд как будущее AtomChip будет составлено.

Диаграмма 2. Диаграмма 2. Разбавленное облако немного тысячи ультра-холодных атомов немного микрон-метров выше поверхность AtomChip. Электроды обломока видимы на заднем плане. Принято от [6].

Диаграмма 3. Флуоресцирование от 2 ионов поглотила микрон-метры выше поверхность AtomChip показанного ниже в диаграмме 4 (сотрудничество с Ferdinand Шмидтом-Kaler).

Диаграмма 4. AtomChip для порученных атомов (Обломока Иона) изготовленных на BGU и подготавливает быть положенным в камеру в Майнц, Германии.

Диаграмма 5. Схематический взгляд как был бы составлен будущий прибор AtomChip. Миниатюрная камера вакуума будет врезана в субстрат кремния. Обломок интегрировал бы полностью необходимые частицу/источники света так же, как клапаны MEMs, photonics, высокие-Q резонаторы, и отсчет через волокна и электронику (учтивость Тим Freegarde)

AtomChip не только ошеломляющий пример синергии между 2 дисциплинами. Также чудесный пример внедрения много различных рабочих элементов в одном монолитовом приборе: металлические электроды для течений и обязанностей встают на сторону - мимо - встают на сторону с photonics и высокими-Q резонаторами, MEMs, лазерами, и так далее.

Более Потом, платформа AtomChip может включить внедрение нескольких различных систем суммы. Эти так называемые гибридные системы суммы могут включить, например, стробы логики сделанные superconducting qubits (сумм-битов) и памяти суммы в форме поглощенных атомов.

По Мере Того Как Наука после совсем около знания и не только технологии, она возможно приспосабливает для того чтобы закончить эту краткую схему с более обширной и несколько философски точкой зрения. По Мере Того Как AtomChip включает больше и больше сложные деятельности суммы, оно также включит более глубокие и более глубокие проницательности в теорию квантов. Такое вникание одной из самых странных областей природы может иметь глубокие прикосновенности относительно нашей принципиальной схемы вселенного так же, как нашего воспринятия себя. Например, отвечать загадке следовать ли функции мозга логикой суммы или классической логикой может иметь последствия относительно вопроса абсолютной свободы человеческой воли.

Все, Что Угодно будущее держит для AtomChip, довольно ясно что этот обломок пригласил нас для довольно езды.


[1] R. Folman, P. Kruger, J. Schmiedmayer, J. Denschlag и C. Henkel, Контролируя холодные атомы используя nanofabricated поверхности: Обломоки Атома, Adv. На. Mol. Выбирайте. Phys. 48, 263 (2002).

[2] J. ловушки Reichel, Микросхемы и конденсация Bose-Эйнштейна, Appl. Phys. B 75, 469 (2002).

[3] R. Folman, P. Treutlein, J. Schmiedmayer, Изготовление Атома Откалывает, в «Атоме Откалывает» (Книга Wiley-VCH, 2011), Eds. Vladan Vuletic и Jakob Reichel.

[4] Обрабатывать с нейтральными частицами, Специальный выпуск Данных По Кванта в журнале Обрабатывать Данных По Кванта (http://www.springer.com/physics/journal/11128), Eds. Рон Folman и Говард Brandt.

[5] S. Aigner, L. Della Pietra, Y. Japha, O. Entin-Wohlman, T. Дэвид, R. Salem, R. Folman и J. Schmiedmayer, Наука 319, 1226 (2008).

[6] Рэймон Szmuk, M.Sc. Тезис, Университет Бен-Gurion Negev (2011)

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

Last Update: 14. June 2013 07:17

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit