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Armadilha Nova do Íon para Detectar a Força e a Luz

Published on June 30, 2009 at 7:50 PM

Os dispositivos Diminutos para prender íons (átomos electricamente cobrados) são componentes comuns nos relógios atómicos e na pesquisa da computação de quantum. Agora, uma geometria nova da armadilha do íon demonstrada no National Institute of Standards and Technology (NIST) poderia arrumador em uma nova geração de aplicações porque as posses do dispositivo prometem como um estilete para detectar forças muito pequenas ou como uma relação para transferência eficiente de partículas claras individuais para comunicações do quantum.

O NIST do “armadilha estilete” pode guardarar um único íon (átomo electricamente cobrado) acima de alguns dos três grupos de cilindros concêntricos na linha central. O dispositivo podia ser usado como um estilete com um único átomo "TIP" detectando forças muito pequenas ou uma relação para transferência eficiente de partículas claras individuais para comunicações do quantum. Crédito: Maiwald, NIST

Do “a armadilha estilete,” construiu por físicos do NIST e a Universidade de Alemanha de Erlangen-Nuremberg, é descrita na Natureza Physics.* que Usa técnicas razoavelmente padrão para refrigerar íons com laser e para os prender com campos eletromagnéticos. Mas visto que em armadilhas convencionais do íon, os íons são cercados pelos eléctrodos da caça com armadilhas, na armadilha que do estilete um único íon é capturado acima da ponta de um grupo dos eléctrodos de aço, formando a ponto-como a ponta de prova. A geometria aberta da armadilha permite acesso inaudito ao íon prendido, e os eléctrodos podem ser manobrados perto das superfícies. Os pesquisadores teòrica modelados e construídos então diversas versões diferentes da armadilha e caracterizados lhes que usam únicos íons do magnésio.

A armadilha nova, se usado para medir forças com o íon como uma ponta de prova do estilete derruba, é aproximadamente um milhão de vezes mais sensível do que um microscópio atômico da força usando um modilhão como um sensor porque o íon é mais claro na massa e reage mais fortemente às forças pequenas. Além, os íons oferecem a sensibilidade combinada a elétrico e aos campo magnèticos ou aos outros campos de força, produzindo um sensor mais versátil do que, por exemplo, átomos ou pontos neutros do quantum. Fazendo a varredura da armadilha do íon perto de uma superfície ou movendo uma amostra perto da armadilha, um usuário poderia traçar para fora a próximo-superfície elétrica e campo magnèticos. O íon é extremamente sensível aos campos elétricos que oscilam entre em aproximadamente 100 quilohertz e em 10 megahertz.

A armadilha nova igualmente pôde ser colocada no foco de um espelho (cónico) parabólico de modo que os feixes luminosos pudessem ser focalizados directamente no íon. Sob as circunstâncias direitas, os únicos fotão, partículas da luz, podiam ser transferidos entre uma fibra óptica e o único íon com perto 95 por cento de eficiência. As relações Eficientes da átomo-fibra são cruciais na criptografia interurbana da chave do quantum (QKD), o melhor método conhecido protegendo a privacidade de um canal de comunicações. Na pesquisa da computação de quantum, a luz fluorescente emissora por íons podia ser recolhida com eficiência similar como um sinal do read-para fora. A armadilha nova igualmente podia ser usada para comparar as taxas de aquecimento de superfícies diferentes do eléctrodo, uma aproximação rápida a investigar um problema de longa data no projecto de computadores do quantum da íon-armadilha.

A Pesquisa sobre a armadilha do estilete foi apoiada pela Actividade Avançada Inteligência dos Projectos de Investigação.

* R. Maiwald, D. Leibfried, J. Britton, J.C. Bergquist, G. Leuchs, e D.J. Wineland. 2009. Armadilha do íon do Estilete para o acesso e a detecção aumentados. Física da Natureza, publicada o 28 de junho em linha.

Last Update: 13. January 2012 23:14

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