211service.com
Gör ljus av jonfällor
Manipulering av enstaka atomer och joner med hjälp av ljus och elektriska fält är en av de definierande egenskaperna hos modern vetenskap. Dessa verktyg har gett forskare ett sätt att leka med byggstenarna i vår värld på ett sätt som tidigare generationer bara kunde drömma om. Och antalet stora genombrott som har kommit från denna teknik är legio: allt från Bose Einstein Condensates till kvantberäkningar.
Märkligt nog är dock fångsten av joner och atomer beroende av olika teknologier. Sedan 1980 har enstaka joner fångats i radiofrekventa elektriska fält. Dessa fält utövar krafter på en jon som är tillräckligt kraftfulla för att övervinna de oundvikliga elektriska fält som annars skulle kunna påverka en jon.
Å andra sidan förlitar sig forskare på optiska fällor för att fånga atomer. Den första enskilda atomen fångades på detta sätt först 1999.
Men trots dessa skillnader är fångstmekanismen ganska lika i båda dessa tekniker. I en RF-fälla verkar det elektromagnetiska fältet på jonens dipolmoment och genererar en kraft som håller den begränsad. I en optisk fälla uppstår inneslutningen från den optiska dipolkraften. Detta är något svagare än krafterna i en RF-fälla. Fysiker har aldrig brytt sig om optisk infångning på joner av rädsla för att eventuella lösa elektriska fält skulle piska bort jonen.
Men de kan nu släppa den rädslan, säger Tobias Schaetz och kompisar vid Max Planck Institute for Quantum Optics i Tyskland. Anledningen är att de här killarna har gjort det: fångat en enda magnesiumjon i en optisk fälla under en period av millisekunder. Dessutom är deras experiment bara ett bevis på principen: betydande förbättringar av tekniken och fångsten bör vara relativt enkla att uppnå.
Möjligheten att fånga joner med optiska fält öppnar upp ett antal nya horisonter. Optiska fällor kan vara mer komplexa och enklare och mer finmanipulerade än RF-fällor. De borde ge fysiker en bättre påse med tricks att spela på joner. Dessa fällor skulle kunna användas för att bygga bättre jonbaserade kvantdatorer och kvantsimulatorer. De kan också tillåta fysiker att skapa och studera egenskaperna hos 3D-joniska kristaller mer i detalj.
Och efter år av att manipulera atomer och joner separat, kommer fysiker att finna att de nu kan leka med båda samtidigt i en optisk fälla. Det borde göra det möjligt för forskare att studera interaktionen mellan atomer och joner mer i detalj än någonsin tidigare.
Allt som allt, coola grejer!
Ref: arxiv.org/abs/1001.2953 : Optisk fångst av en jon