Första Atomtronic Radiosändningar Matter Waves

Oscillerande kretsar är arbetshästarna för många elektroniska enheter. I synnerhet oscillerande elektroner avger elektromagnetiska vågor, en mekanism som har lett till en eller två applikationer som läsare kan ha stött på.

Nu har Seth Caliga och kompisar vid University of Colorado och National Institute for Standards and Technology i Boulder byggt en version av den här typen av krets som fungerar med atomer snarare än elektroner.

Deras atomtroniska krets genererar en oscillerande atomström som avger materiavågor där atomer transporterar energi genom rymden.

Hjärtat i deras enhet är en atomtronisk transistor – en optomagnetisk fälla med tre fack som kan hålla ett Bose Einstein-kondensat av rubidiumatomer kylt nästan till absolut noll.

I analogi med elektroniska transistorer kallar Caliga och co dessa fack för source, gate och drain (med gate inklämd mellan source och drain). Den optiska barriären mellan facken hindrar atomer från att röra sig fritt mellan dem.

Caliga och co initierar sin atomtroniska transistor genom att fylla källfacket med rubidiumatomer. Denna process är som att ladda en kondensator: den producerar en kemisk potential som driver atomer genom enheten, precis som elektrisk potential driver elektroner.

De sänker sedan barriärerna för att tillåta atomer att tunnla in i porten. Naturligtvis kan atomerna tunnla tillbaka igen, vilket leder till oscillationen.

Atomerna kan också tunnla från porten till avloppet och ut ur enheten. Detta är frågan om vågutsläpp.

För att förhindra att atomerna tunnlar tillbaka från avloppet igen, zappar Caliga och samarbeta denna region med en laserstråle. Detta exciterar atomerna och skickar materiavågen ut i rymden. Det är därför enheten är analog med en elektronisk oscillator som genererar elektromagnetiska vågor i en radio.

Tillsammans är denna laser och inmatningen av rubidiumatomer till källan som ett batteri som driver enheten.

Det finns en eller två begränsningar, naturligtvis. Enheten slutar fungera när den får slut på atomer, ett antal som begränsas av antalet atomer i ett Bose Einstein-kondensat, i det här fallet några tiotusentals.

Det enda sättet att fixa detta är att skapa en kontinuerlig källa av dessa atomer, något som ingen ännu har räknat ut. Men Caliga och co tror att det är ett problem som kommer att knäckas inom en snar framtid.

Utöver det är frågan vad man ska göra med en sådan enhet. Elektroniska oscillatorer (och mekaniska sådana som farfars klockor) sitter i hjärtat av några av de största revolutionerna i mänsklighetens historia.

Caliga och co har lika stora förhoppningar på sin enhet: materievågoscillatorn kan också ha en betydande roll att spela i utvecklingen av atombaserade sensorer, och kanske vid bearbetning av kvantinformation.

Vi väntar på att se. Under tiden, förslag på hur materievågoscillatorer kan förbättra vår lott i kommentarsfältet.

Ref: http:// arxiv.org/abs/1208.3109 : En Matterwave Transistor Oscillator

Dölj