Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

JQI 과학자의 회전급강하 궤도 연결 기술에는 Quantum 계산에 있는 잠재적인 응용이 있습니다

Published on March 4, 2011 at 4:15 AM

국립 표준 기술국 (NIST)의 (JQI) Quantum 합동 학회, 협력 및 메릴란드 대학 공원의 대학에 물리학자는, 처음으로 원자의 가스가 회전급강하 궤도 연결로 알려져 있는 중요한 양 현상을 전시하는 원인이 되습니다 것이.

그들의 기술에는 공부 및 더 나은 이해 기본적인 물리학을 위한 새로운 가능성을 열고 ultracold 원자에서 양 계산, 차세대 "spintronics" 장치 및 건설된 "atomtronic" 장치 조차에 잠재적인 응용이 있습니다.

(큰 혹으로 보이는) 거의 200,000의 루비듐 87 원자의 ultracold 가스에서 원자는 (빨강과 파란 나타나는) 2개의 에너지 레벨의 한을 수 있습니다 점유할; 레이저는 원자의 기능으로 그 때 이 수준을' 움직임 함께 연결합니다. 빨강과 파란 에너지 상태에 있는 첫번째 원자에 동일 지구 (섞이는 단계)를 점유하십시오, 그 후에 더 높은 레이저 병력에, 그(것)들은 다른 지구 (분리되는 단계)로 분리합니다.

연구원의 회전급강하 궤도 연결의 데몬스트레이션에서는, 2개의 레이저는 원자의 움직임이 에너지 상태의 쌍 사이에서 그것을 튀기는 것을 허용합니다. 실제로 간행된 신규 작업은, 입자의 2개의 상위 계층의 1개를 구성하는 보존에서 이 효력을 처음으로 설명합니다. 동일 기술은 연구원에 따라 페르미 입자, 입자의 그밖 상위 계층에, 적용될 수 있었습니다. 보기입자 를 위해 2 사이 상호 작용의 새로운 종류 공부를 위한 이상이 페르미 입자의 특별한 속성에 의하여 그(것)들에게 그에게 위상적인 양 계산으로 알려져 있는 양 계산의 길 발견된 양식을 가능하게 할 수 있는 비발한 "p 파" 초전도성에 지도 할 것입니다.

예상치 않은 발달에서는, 팀은 또한 원자가 서로 상호 작용하고 1개의 에너지 상태에 있는 원자를 그밖 에너지 상태에 있는 원자에서 공간에서 분리하는 원인이 된 방법 변경된 레이저 발견했습니다.

양자 물리학에 있는 가장 중요한 현상의 한개는, 회전급강하 궤도 연결 입자의 내부 속성과 그것의 외부 속성 사이에서 일어날 수 있는 상호 작용을 기술합니다. 원자에서는, 그것은 일반적으로 원자 안에서만 생기는 상호 작용을 기술합니다: 방법 원자의 코어 (핵)의 주위에 전자의 궤도가 영향을 미치는 "회전급강하 바 자석 같이 내부 전자의 오리엔테이션에." 비화 갈륨과 같은 반도체 물자에서는 회전급강하 궤도 연결은 물자에 있는 전자의 회전급강하와 그것의 선형 운동 사이 상호 작용입니다.

"회전급강하 궤도 연결 수시로 나쁜 것입니다,"는 JQI의 Ian Spielman, 서류의 고위 저자를 말했습니다. "연구원 "는 spintronic" 비화 갈륨에서 장치를 만들고, 어떤 요구한 오리엔테이션에 있는 회전급강하를 준비하는 경우에, 당신이 그것을 하는 원할 것입니다 마지막 것은." 움직일 때 다른 어떤 회전급강하에 튀기기 위한 것입니다

"그러나 기본적인 물리학, 회전급강하 궤도 연결의 관점에서 실제적으로 흥미롭습니다," 그는 말했습니다. ""위상적인 절연체에게 불린 물자의 이 새로운 종류를 모는 무슨이입니다. ""

지금 물리학에 있는 인기있는 화제의 한개는, 위상적인 절연체 위치가 모두 있는 특별한 물자입니다: 전자의 기능은 흐르는 그(것)들이 물자 안에 어디에 있는지 달려있습니다. 그런 물자의 대부분의 지구는 격리하고 있습니다, 그리고 전류는 자유롭게 흐르지 않습니다. 그러나 편평한, 2차원 위상적인 절연체, 현재에서, 및 회전급강하의 반대 종류를 위한 반대 방향 회전급강하의 1 모형을 위한 1개의 방향에 있는 가장자리에 따라서 자유롭게 흐를 수 있습니다. 3번째 위상적인 절연체에서는, 전자는 표면에 자유롭게 흐르고 그러나 물자 안쪽에 억제될 것입니다. 연구원이 고체에 있는 물자의 이 특별한 종류의 더 높은 고품질 버전을 만들고 있는 동안, 원자의 덫을 놓은 ultracold 가스에 있는 회전급강하 궤도 연결은 고형물의 불순 원자 그리고 그밖 복합성 이 면제되 가스로 그들의가장 에 있는 위상적인 절연체, 최대 초기 양식을, 실현하는 것을 도울 수 있었습니다.

보통, 원자는 전자가 비화 갈륨 결정에서 전시하는 것과 같은 회전급강하 궤도 연결의 종류를 전시하지 않습니다. 각 개별적인 원자에는 그것의 자신의 회전급강하 궤도 연결이 (전자와 핵) 그것의 내부 성분 사이에서 계속 있는 동안, 원자의 전반적인 움직임은 그것의 내부 에너지 국가에 의해 일반적으로 영향을 받지 않습니다.

그러나 연구원은 그것을 바꿀 수 있었습니다. 그들의 실험에서는, 연구원은 100개의 nanokelvins, 실내 온도 보다는 더 찬 30억시간에 대략 200,000의 루비듐 87 원자의 가스를 아래로 덫을 놓고 냉각했습니다. 연구원은 유효한 원자 에너지 준위에서 전자에 있는 "스핀업"와 "회전급강하 아래로" 국가와 비슷했던 에너지 상태의 쌍을, 선정했습니다. 원자는 이 "pseudospin" 국가의 어느 쪽이든을 점유할 수 있었습니다. 다음 원자에 레이저의 원자의 에너지 및 그것의 기세 (그것의 대량 시간 각측정속도), 및 그러므로 그것의 움직임 사이 관계를 바꾸기 위하여 쌍이 연구원에 의하여 빛났습니다. 이것은 원자에 있는 회전급강하 궤도 연결을 만들었습니다: 그것의 2 "회전급강하 사이에서" 튀겨진 이동하는 원자는 그것의 각측정속도에게 달려 있던 비율로 진술합니다.

"이것은 원자에 있는 회전급강하 궤도 연결을 만들기 위하여 레이저 광 이용의 아이디어가 작동한다는 것을 설명합니다. 이것은 우리가 볼 것으로 예상한 모두입니다," Spielman는 말했습니다. "그러나 일어나는 다른 것 실제적으로 청초한."

그(것)들은 그들의 레이저의 강렬 출현하고, 1개의 회전급강하 국가의 원자는 분리하는 그(것)들이 원인이 되는 그밖 회전급강하 국가에 있는 원자를 격퇴하는 것을 시작되었습니다.

"우리는 이 원자가 서로 상호 작용한 방법 기본적으로," Spielman를 말했습니다 바꾸었습니다. "우리는 그것을 예기하지 않으며 되지 않았었습니다 운이 좋게."

연구원의 실험에 있는 루비듐 원자는 비록 회전급강하를 포함하여 그들의 속성에 있는 동일한 가치를 소유하더라도 보존, 동일 공간으로 모든 군중 할 수 있는 사교적인 입자이었습니다. 그러나 Spielman의 계산은 또한 페르미 입자의 ultracold 가스에 있는 이 동일 효력을 만들 수 있었다는 것을 보여줍니다. 동일한 국가에 있을 때 페르미 입자, 원자의 반사회적인 모형은, 동일 공간을 점유할 수 없습니다. 그리고 페르미 입자 사이 새로운 상호 작용을 만들기를 위한 그밖 방법에 비교해, 회전급강하 국가는 통제하기 쉽 오래 살았습니다.

회전급강하 궤도 결합한 페르미 기체는 자체적으로 레이저가 2개의 명백한 분대로 효과적으로 각 원자를, 그것의 자신의 회전급강하 국가에 각각 나누고기, 각측정속도 여러가지 2개의 그 같은 원자가 1 그 외와 그 후에 상호 작용하고 위로 한 쌍이 되기 수 있었기 때문에 상호 작용할 수 있었습니다. 한 쌍이 되기의 이 종류는 초전도성의 소설 형식, 원자가 2에 의하여 보내는 그들의 상대적인 오리엔테이션에 달려 있는 양 기계적인 단계를 한 쌍이 된 특히 "p 파" 초전도성 공부를 위한 가능성을, Spielman는 말했습니다, 엽니다. 그 같은 p 파 superconductors는 위상적인 양 계산으로 알려져 있는 양 계산의 양식을 가능하게 할 수 있습니다.

근원: http://www.nist.gov/

Last Update: 12. January 2012 18:53

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