Buy a new FL3-22 spectrofluorometer and get a DeltaTime TCSPC upgrade for half price

There are 2 related live offers.

DeltaTime TCSPC Half Price | Horiba - DeltaTime - 20% Off | See All
Related Offers

AtomChipen: Komma med Nanofabrication och Quantum Optik Tillsammans

Vid Ron Folman

Prof. Ron Folman - Ben-Gurion Universitetar av Negeven, Israel. Motsvarande författare: folman@bgu.ac.il

En av de vetenskapliga rotationerna av århundradetth 20 är Quantum Mekaniker. Det är en kuslig teori som extremt är olik från vår dag till dagen, erfar, som, till exempel, en partikel kan agera i som en vinka eller kan vara i flera förlägger strax.

Det är också mycket olikt från våra deterministiska klassiska lagar av fysik, som det är probabilistic i natur. Denna konstiga teori har redan möjliggjort förundra sig av teknologi liksom det atom- tar tid på.

En av de teknologiska rotationerna av århundradetth 20 är det elektroniska inbyggt - gå runt. Sådan går runt, som miljoner av transistorer sätts i in i en liten halvledare gå i flisor, har möjliggjort datoren och mest teknologiska grejer, som engulf i dag våra liv.

Det är inte ovanligt att att sammanfoga seemingly osammanhängande två sätter in av kunskap kommer med om utdelningar som ner avlägsen det okända den bara summan av det potentiellt inbäddat i de två förälderdisciplinerna.

AtomChipen är en sådan berättelse. Den kommer med tillsammans det bäst av båda världar: mogna sätter in förhållandevis av mikro, och den nano fabriceringen och den nya uppsättningen av vetenskapligt härskar förutsatt att av quantumteori. Tillsammans bildar de quantumteknologi, med löftet av apparater liksom den atom- miniatyren tar tid på, magnetiska avkännare, tröga navigeringsystem, gravitation sätter in avkännare, quantumkommunikationen och kryptografi och quantumdatoren.

Den huvudsakliga idén är att göra möjligheten co-existensen av ett quantumsystem inom en klassisk miljö, så att den klassiska miljön möjliggör effektivt kontrollerar av quantumsystemet såväl som det effektiva informationsutbytet vid standarda apparater liksom närvarande dagelektronik och datorer.

Den huvudsakliga utmaningen kommer från faktumet som fördriva oss önskar att koppla ihop till quantumsystemet för kontrollerar, och informationsutbytet, quantumsystem fortlever i deras statliga quantum endast under strängt villkorar av isolering.

Den första utvecklingen av AtomChips planlades och fungerades på vänden av århundradet [1,2]. Dessa gå i flisor baserades på mikro-fabricerade hållande strömmar och laddningar för elektroder, och på ett quantumsystem i form av ultra-förkylning friläge kylde atoms vid laser och annat enkelt hjälpmedel utan behovet för en ohanterlig lågtemperatur- apparatur. Dessa enkla kyla metoder gav löneförhöjning till Nobel prisar i 1997 och 2001.

Således fångades frilägeatoms in dammsuger några mikroner ovanför ytbehandla av en rumstemperatur gå i flisor. Om i en halvledare gå i flisor, intresserar systemet av flyttningar inom gå i flisor, här, systemet av intresserar fångas, och väglett inom elektriskt, magnetiskt och elektromagnetiskt sätter in, mikroner ovanför gå i flisor.

Figurera 1. En AtomChip för frilägeatoms som ett föregående okänt fenomen i elektrontransport observerades med [5] (samarbete med Joerg Schmiedmayer).

I Dag har gå i flisor evolved in i olikt formaterar. Till exempel förutom frilägeatoms, isolerade förkylning joner, molekylar, och även elektroner fångas ovanför ytbehandla. Till förhöjningenkelhet används kapslar med den hoade atom- dunsten också.

I tillägg göras försök att använda halvledar- galler som ställer ut det unika särdrag av inte destruktivt att koppla ihop till ett quantumsystem inbäddat inom dem [e.g. Ett gasformigt grundämne-Vacany (färga), centrerar inom ett kolgaller (diamant)].

I talrika laboratorium såväl som privatägt företag förenklas miniaturizeds AtomChip teknologi för närvarande och. Dammsugakammaren ska, till exempel var lokaliserad insida silikonsubstraten. Inbyggda den ska diodlaser och photonicsen ger effektiv ljus-materien växelverkan för delikat informationsutbyte.

Vi är thus inte långtifrån peka i tid, då AtomChips kan bäddas in i standart elektroniskt stiger ombord tillsammans med 20th elektroniska delar för århundrade. Externt ska en för att inte vara kompetent att berätta dem ifrån varandra.

För de den förtrogen med fabriceringen, är det intressant att notera att AtomChipen har många fullständigt nya figurerar av merit benämner in av kvalitets- och avkastning av gå i flisor. Det kräver också nya material och geometrier. Fördriva ytbehandlar eller kantar roughness av att föra binder är av lite bekymmer i halvledarebranschen (så länge som conductivity återstår kicken), quantumoptik kräver ytterlighetsmoothness, Till exempel.

Fördriva anisotropic material är elektriskt ingenstans som ska finnas i elektronikbranschen, dem har visats för att förminska hindering verkställer för quantumoptik beställer by av storlek, Dessutom.

På motsvarande sätt bearbetar har stunden i konventionellt förorening undviks alls kostar, det visats att för quantumoptik, förorening kan vara fördelaktig. Den intresserade avläsaren kan lära mer om statlig-av--konsten i fabriceringen av AtomChips in [3].

Om en intresseras i det specifika exemplet av quantumatt beräkna, ges en bra överblick i sakkunniga utfärdar av den föra journal överQuantum Informationen som Bearbetar, omkring för att publiceras [4].

På denGurion Universitetar av Negeven (BGU) har vi konstruerat en av första, om inte första, fabriceringlättheten som från början planläggs för att tilltala behoven av den AtomChip gemenskapen.

I figurerar, Mig framlägger två gå i flisor fabricerat på BGU. Första är en AtomChip för frilägeatoms, som presenterade i Vetenskapstidskriften i 2008, och som tack vare ultra känsligheten till atom-ytbehandla växelverkan som möjliggöras observationen av ett fullständigt okänt fenomen i elektrontransport. Ett mycket litet moln av några atoms för tusen friläge som fångas mikroner ovanför elektroderna av en AtomChip, framläggas också.

Understödja AtomChip anpassas för laddade atoms. Två joner som fångas på denna, gå i flisor mikroner ovanför ytbehandla visas i figurera. Slutligen framlägger Jag ett schematiskt beskådar av hur den framtida AtomChipen ska struktureras.

Figurera 2. Figurera 2. Ett utspätt moln av några tusen ultra-förkylning atoms några mikron-mäter ovanför ytbehandla av en AtomChip. Elektroderna av gå i flisor är synliga i bakgrunden. Taget från [6].

Figurera 3. Fluorescence från två fångade joner mikron-mäter ovanför ytbehandla av det AtomChip visade nedanfört figurerar in 4 (samarbete med Ferdinand Schmidt-Kaler).

Figurera 4. AtomChip för laddade atoms (Jonen Gå i flisor) som fabriceras på BGU och, ordnar till för att sättas in i kammaren i Mainz, Tyskland.

Figurera 5. Ett schematiskt beskådar av hur en framtidsAtomChip apparat skulle struktureras. Miniatyren dammsuger den ska kammaren bäddas in in i silikonsubstraten. Den skulle gå i flisor integrerar all krävd partikel/ljusa källor såväl som MEMs ventiler, photonics, kick-qresonators och readout via fibrer och elektronik (artighet av Tim Freegarde)

AtomChipen är inte endast ettstudsa exempel av synergy mellan två discipliner. Det är också ett underbart exempel av integrationen av många olika fungerande beståndsdelar i en monolitisk apparat: metalliska elektroder för strömmar och laddningar sid - by - sid med photonics- och kick-qresonators, MEMs, laser, och så vidare.

Vidare kan den AtomChip plattformen möjliggöra integrationen av flera olika quantumsystem. Dessa så-kallade hybrid- quantumsystem kan inkludera, till exempel utfärda utegångsförbud för logik gjort av superconducting qubits (quantum-bitar) och quantumminne i form av fångade atoms.

Och något filosofiskt peka av beskådar, Som Vetenskap är efter all omkring kunskap och inte endast teknologi, är den kanske passande att avsluta denna resumé skisserar med ett mer bred. Som AtomChipen möjliggör mer och mer komplex quantumfunktioner, ska den möjliggör också djupare och djupare inblickar in i quantumteori. Sådan överenskommelse av en av de konstigaste sfärerna av naturen kan ha djupa implikationer att angå vårt begrepp av universum såväl som vår föreställning av oss själva. Till exempel och att svara enigmaen av hjärnan fungerar huruvida följer quantumlogik, eller klassisk logik kan ha följder att angå ifrågasätta av frivillighet.

Allt vad framtiden rymmer för AtomChipen, är det ganska klart att detta gå i flisor har inbjudet oss för ganska en ritt.


[1] R. ytbehandlar Folman, P. Kruger, J. Schmiedmayer, J. Denschlag och C. Henkel som Kontrollerar kallt nanofabricated använda för atoms: Atomen Gå i flisor, Adv. På. Mol. Opt. Phys. 48 263 (2002).

[2] J. Reichel, Microchipfällor och Bose-Einstein kondensation, Appl. Phys. B 75, 469 (2002).

[3] R. Gå i flisor Folman, P. Treutlein, J. Schmiedmayer, Fabricering av Atomen, i ”Atom Gå i flisor” (Boka vid Wiley-VCH, 2011), Eds. Vladan Vuletic och Jakob Reichel.

[4] Quantum Information som bearbetar med frilägepartiklar, Sakkunnig utfärdar i föra journal över av att Bearbeta för Quantum Information (http://www.springer.com/physics/journal/11128), Eds. Ron Folman och Howard Brandt.

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

[6] Ramon Szmuk, M.Sc. Te Ben-Gurion Universitetar av Negeven (2011)

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

Last Update: 14. June 2013 07:23

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