Μυθιστόρημα παγίδα ιόντων για Τηλεπισκόπησης Δύναμη και Φως

Published on June 30, 2009 at 7:50 PM

Μινιατούρα συσκευές για την παγίδευση ιόντα (ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα) έχουν κοινά στοιχεία με ατομικά ρολόγια και κβαντικές έρευνας πληροφορικής. Τώρα, μια νέα γεωμετρία παγίδα ιόντων αποδείξει στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST), θα μπορούσε να εγκαινιάσει μια νέα γενιά εφαρμογών, επειδή η συσκευή υπόσχεται πολλά ως γραφίδα για να ανιχνεύουν πολύ μικρές δυνάμεις ή ως διεπαφή για την αποτελεσματική μεταφορά μεμονωμένων φως σωματίδια για την κβαντική επικοινωνία.

Το NIST "γραφίδα παγίδα" μπορεί να χωρέσει ένα ενιαίο ιόντων (ηλεκτρικά φορτισμένα άτομο) πάνω από οποιαδήποτε από τις τρεις σειρές των ομόκεντρων κυλίνδρων για την κεντρική γραμμή. Η συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως γραφίδα με ένα μόνο άτομο "άκρη" για να ανιχνεύουν πολύ μικρές δυνάμεις ή μια διεπαφή για την αποτελεσματική μεταφορά μεμονωμένων σωματιδίων φωτός για κβαντικές επικοινωνίες. Credit: Maiwald, NIST

Η "παγίδα γραφίδα," χτίστηκε από τους φυσικούς από το NIST και το Πανεπιστήμιο της Γερμανίας του Erlangen-Νυρεμβέργης, περιγράφεται στο Nature Physics .* Χρησιμοποιεί αρκετά συνήθεις τεχνικές για να δροσίσει τα ιόντα με ακτίνες λέιζερ και παγίδα τους με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Αλλά ενώ στις συμβατικές παγίδες ιόντων, τα ιόντα είναι περιτριγυρισμένο από την παγίδευση ηλεκτρόδια, με την γραφίδα παγίδα μια ενιαία ιόντων καταγράφεται πάνω από την άκρη μιας σειράς ηλεκτροδίων χάλυβα, που αποτελεί ένα σημείο-όπως καθετήρα. Η ανοικτή γεωμετρία παγίδα επιτρέπει την άνευ προηγουμένου πρόσβαση στο παγιδευμένο ιόντων, καθώς και τα ηλεκτρόδια μπορούν να κινούνται κοντά σε επιφάνειες. Οι ερευνητές θεωρητικά μοντέλο και στη συνέχεια να κατασκευαστεί πολλές διαφορετικές εκδόσεις της παγίδας και χαρακτήρισε τους χρησιμοποιώντας μόνο τα ιόντα μαγνησίου.

Η νέα παγίδα, αν χρησιμοποιείται για να μετρήσει τις δυνάμεις της με το ιόν σαν άκρο της γραφίδας καθετήρα, είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές πιο ευαίσθητο από ένα ατομικό μικροσκόπιο δύναμης χρησιμοποιώντας μια cantilever, όπως ο αισθητήρας επειδή το ιόν είναι ελαφρύτερο κατά μάζα και αντιδρά πιο έντονα στις μικρές δυνάμεις . Επιπλέον, τα ιόντα προσφέρουν συνδυασμένες ευαισθησία για τα δύο ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία ή άλλα πεδία δύναμης, που παράγει ένα πιο ευέλικτο αισθητήρα από ό, τι, για παράδειγμα, ουδέτερα άτομα ή κβαντικές τελείες. Είτε από τη σάρωση της παγίδας ιόντων κοντά σε μια επιφάνεια ή κινείται σε δείγμα κοντά στην παγίδα, ένας χρήστης θα μπορούσε να χαρτογραφήσει τα κοντά στην επιφάνεια ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Το ιόν είναι εξαιρετικά ευαίσθητη σε ηλεκτρικά πεδία ταλαντώνεται σε μεταξύ 100 περίπου kilohertz και 10 megahertz.

Η νέα παγίδα, επίσης, θα μπορούσε να τοποθετηθεί στο επίκεντρο του παραβολική (κωνικοί) καθρέφτη, έτσι ώστε φωτεινές δέσμες θα μπορούσε να επικεντρώνεται άμεσα στη ιόντων. Υπό τις κατάλληλες συνθήκες, μόνο φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, θα μπορούσε να μεταφερθεί ανάμεσα σε οπτική ίνα και το ενιαίο ιόντων με σχεδόν το 95 τοις εκατό της αποδοτικότητας. Αποτελεσματική άτομο ίνες διεπαφές είναι ζωτικής σημασίας σε μεγάλες αποστάσεις κβαντική κρυπτογραφία κλειδί (QKD), η καλύτερη μέθοδος είναι γνωστή για την προστασία της ιδιωτικής ζωής ενός καναλιού επικοινωνίας. Στην έρευνα κβαντικούς υπολογιστές, φθορισμού φως που εκπέμπεται από τα ιόντα θα μπορούσαν να συλλεχθούν με παρόμοια απόδοση, ως απεικόνισης του σήματος. Η νέα παγίδα, επίσης, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να συγκρίνετε τιμές θέρμανση διαφορετικές επιφάνειες ηλεκτροδίων, μια γρήγορη προσέγγιση για τη διερεύνηση μακροχρόνιο πρόβλημα στον σχεδιασμό των ιόντων-παγίδα κβαντικούς υπολογιστές.

Έρευνα για τη γραφίδα παγίδα υποστηρίχθηκε από την Ερευνητικά Προγράμματα Σύνθετη Intelligence δραστηριότητα.

* Ρ. Maiwald, Δ. Leibfried, J. Britton, JC Bergquist, Γ. Leuchs, και DJ Wineland. 2009. Stylus ιόντων παγίδα για την ενίσχυση της πρόσβασης και της αίσθησης. Nature Physics, που δημοσιεύθηκε online 28 Ιουνίου.

Last Update: 3. October 2011 22:30

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit