Manokatra fahafahana vaovao ho an'ny sensor quantum, famantaranandro atomika sy fitsapana ny fizika ifotony, namolavola fomba vaovao “mampifamatotra” na mampifamatotra ny fananan'ny singa marobe ny mpikaroka JILA. Tao anatin'izany dingana izany, dia namolavola fomba handrefesana vondrona atôma lehibe kokoa izy ireo na dia ao anatin'ny tontolo manakorontana sy mitabataba aza.
Ny famantaranandro atomika marina kokoa, toy ny "famantaranandro tweezer" aseho eto, dia mety ho avy amin'ny fampifandraisana na "manelingelina" atôma amin'ny fomba vaovao amin'ny alalan'ny fomba iray fantatra amin'ny anarana hoe "spin squeezing", izay ahitana toetra iray amin'ny atoma iray refesina tsara kokoa noho ny matetika dia avela amin'ny mekanika quantum amin'ny fampihenana ny fandrefesana ny fananana mifameno. Loharano sary: S. Burrows/JILA
Ireo teknika vaovao dia voafaritra amin'ny taratasy roa navoaka tao Nature. JILA dia institiota iraisan'ny National Institute of Standards and Technology (NIST) sy ny University of Colorado Boulder.
"Ny fisafotofotoana dia ny masin'ny siansa fandrefesana," hoy i Ana Maria Rey, mpahay fizika teorika ary mpiara-miasa JILA sy NIST.
"Ny atoma no sensor tsara indrindra hatramin'izay. Maneran-tany izy ireo. Ny olana dia izy ireo dia zavatra quantum, noho izany dia mitabataba izy ireo. Rehefa mandrefy azy ireo ianao, indraindray dia ao amin'ny fanjakana iray izy ireo, indraindray any amin'ny fanjakana hafa. Rehefa manakorontana azy ireo ianao dia azonao atao ny manafoana ny tabataba. "
Rehefa mifamatotra ny atôma, ny zavatra mitranga amin'ny atoma iray dia misy fiantraikany amin'ny atôma rehetra mifamatotra aminy. Ny fananana atôma am-polony - tsara kokoa, an-jatony - miara-miasa dia mampihena ny tabataba, ary lasa mazava kokoa sy azo antoka kokoa ny famantarana avy amin'ny fandrefesana. Mampihena ny fotoana ilain'ny mpahay siansa ny fandrefesana azy koa ny atôma voafandrika, ka mahazo valiny ao anatin'ny fotoana fohy kokoa.
Spintronics - hevitra ara-javakanto. Loharano sary: Creativity103 via Flickr, CC BY 2.0
Ny fomba iray amin'ny fikorontanana dia amin'ny dingana iray antsoina hoe spin squeezing. Tahaka ny zavatra rehetra izay mankato ny fitsipiky ny fizika quantum, ny atôma dia mety misy amin'ny fanjakana angovo maro indray mandeha, fahaizana fantatra amin'ny hoe superposition. Ny faneriterena ny fihodinana dia mampihena ireo toetry ny superposition rehetra ao amin'ny atoma iray ho amin'ny fahafaha-manao vitsivitsy. Toy ny manindry balaonina izany.
Rehefa manindry ny balaonina ianao dia mihena ny afovoany ary mihamitombo ny tendrony mifanohitra. Rehefa voatsindry ny atôma, dia mihena ny fari-piainan'izy ireo amin'ny lafiny sasany ary mivelatra any amin'ny hafa.
Sarotra kokoa anefa ny manakorontana ireo atôma izay mifanalavitra kokoa. Ny ataoma dia manana fifandraisana matanjaka kokoa amin'ny atoma izay akaiky azy indrindra; arakaraka ny lavitry ny atôma no mihamalemy ny fifandraisany.
Fizika quantum, ranomasina excitons - fandikana ara-javakanto. Loharano sary: Sigmund amin'ny alàlan'ny Unsplash, fahazoan-dàlana maimaim-poana
Eritrereto ho toy ny olona miresaka amin'ny lanonana be olona. Afaka mifampiresaka ny olona akaiky indrindra, saingy zara raha mandre azy ireo eny ampitan'ny efitrano, ary very ny vaovao. Tian'ny mpahay siansa hifampiresaka amin'ny fotoana iray ny antoko atôma manontolo. Ireo fizika manerana izao tontolo izao dia samy mitady fomba isan-karazany hanatrarana izany fikorontanana izany.
"Tanjona lehibe eo amin'ny fiaraha-monina ny hamokatra fanjakana mikorontana mba hahazoana fandrefesana mazava kokoa ao anatin'ny fotoana fohy kokoa," hoy i Adam Kaufman, mpahay fizika sy JILA Fellow.
Kaufman sy Rey dia niara-niasa tamin'ny tolo-kevitra hanatrarana izany fikorontanana izany, ny iray amin'izany Nanao fihetsiketsehana i Rey sy ireo mpiara-miasa aminy ao amin'ny Oniversiten'i Innsbruck any Aotrisy.
Tamin'ity andrana ity, nilahatra ion kalsioma 51 tao anaty fandrika ny ekipa ary nampiasa tamin'ny laser mba hamporisihana ny fifandraisana eo amin'izy ireo. Izany dia satria ny laser dia mampientanentana phonons, vibration toy ny onjam-peo eo anelanelan'ny atoma.
Miparitaka eny amin'ny tsipika misy atôma ireo phonon ireo, mampiray azy ireo. Tamin'ny fanandramana teo aloha, ireo rohy ireo dia novolavolaina ho static, ka ny ion dia tsy afaka miresaka afa-tsy amin'ny andiana ion manokana rehefa nohazavain'ny laser.
Quantum states, quantum physique - fandikana ara-javakanto. Loharano sary: Ben Wicks tamin'ny alàlan'ny Unsplash, fahazoan-dàlana maimaim-poana
Tamin'ny fampitomboana ny sahan'andriamby ivelany, dia azo natao ny nanao ny rohy ho mavitrika, mitombo ary miova rehefa mandeha ny fotoana. Midika izany fa ny ion iray izay tsy afaka niresaka afa-tsy vondrona ion iray tamin'ny voalohany dia afaka niresaka tamin'ny vondrona hafa, ary tamin'ny farany, dia afaka niresaka tamin'ny ion hafa rehetra tao amin'ny array.
Mandresy an'io olan'ny halavirana io, hoy i Rey, ary nahery ny fifaneraserana hatrany amin'ny tsipika atôma. Niara-niasa izao ny atôma rehetra, ary afaka nifampiresaka izy rehetra nefa tsy very ny hafatra teny an-dalana.
Tao anatin'ny fotoana fohy dia nifatratra ireo ion, ka namolavola toe-javatra mihodinkodina, saingy tao anatin'ny fotoana fohy kokoa dia niova ho ilay antsoina hoe fanjakana saka. Ity fanjakana ity dia nomena anarana ho an'ny fanandramana malaza nataon'i Erwin Schrodinger momba ny superposition, izay nanolorana azy ho a saka voafandrika ao anaty boaty dia sady velona no maty mandra-pisokatra ny boaty ary hojerena ny toetrany.
Ho an'ny atôma, ny fanjakana saka dia karazana superposition manokana izay misy ny atôma ao amin'ny fanjakana roa mifanohitra, toy ny ambony sy ambany, amin'ny fotoana iray ihany. Mifamatotra mafy ny fanjakana saka, hoy i Rey nanamarika, ka mahatonga azy ireo ho tsara indrindra amin'ny siansa fandrefesana.
Ny dingana manaraka dia ny manandrana an'io teknika io miaraka amin'ireo atôma amin'ny lafiny roa, mampitombo ny isan'ny atôma mba hanatsarana ny faharetan'izy ireo mijanona ao amin'ireo fanjakana mikorontana ireo. Fanampin'izany, mety hamela ny mpahay siansa hanao fandrefesana marina kokoa sy haingana kokoa.
Mety hahazo tombony amin'ny famantaranandro atomika optika ihany koa ny fikorontanan'ny spin-spin, izay fitaovana siantifika fandrefesana lehibe. Kaufman sy ny vondrona misy azy ao amin'ny JILA, miaraka amin'ireo mpiara-miasa ao amin'ny vondrona NIST/JILA mpiara-miasa amin'i Jun Ye, dia nanandrana fomba hafa amin'ny fianarana hafa amin'ity laharana ity Nature.
Ny mpikaroka dia nampiditra atoma strontium 140 tao anaty mason-tsivana optika, fiaramanidina tokana hihazona ireo atôma. Nampiasa taratra hazavana voafehy tsara izy ireo, antsoina hoe tweezers optika, mba hametrahana ireo atôma ho vondrona kely misy atôma 16 ka hatramin’ny 70 avy.
Miaraka amin'ny laser taratra ultraviolet mahery vaika, izy ireo dia nampientanentana ny atôma ho eo amin'ny toerana misy ny "famantaranandro" mahazatra azy sy ny fanjakana Rydberg mahery kokoa. Ity teknika ity dia antsoina hoe akanjo Rydberg.
Ny atôma famantaran'ny famantaranandro dia toy ny olona mangina amin'ny lanonana feno olona; tsy mifandray mafy amin'ny hafa izy ireo. Fa ho an'ny atôma ao amin'ny fanjakana Rydberg, ny elektrôna ivelany indrindra dia lavitra ny afovoan'ny atoma ka ny atôma dia tena lehibe tokoa ny habeny, ka mahatonga azy hifanerasera matanjaka kokoa amin'ireo atoma hafa.
Ankehitriny dia miresaka ny antoko iray manontolo. Amin'ny alalan'ity teknika fanodinkodinana ity, dia afaka mamorona fikorontanana manerana ireo atoma 70 manontolo izy ireo.
Ny mpikaroka dia nampitaha ny fandrefesana matetika teo amin'ny vondrona 70-atom ary nahita fa io fifandonana io dia nanatsara ny fahamendrehana ambanin'ny fetra ho an'ny singa tsy voafehy, fantatra amin'ny anarana hoe fetra quantum mahazatra.
Ny fandrefesana haingana sy mazava kokoa dia ahafahan'ireo famantaranandro ireo ho fandrefesana tsara kokoa hikaroka zavatra maizina sy hamokatra fandrefesana ny fotoana sy ny matetika.
Taratasy:
Johannes Franke, Sean R. Muleady, Raphael Kaubruegger, Florian Kranzl, Rainer Blatt, Ana Maria Rey, Manoj K. Joshi ary Christian F. Roos. Ny fahatsapan'ny quantum amin'ny fifindrana optique amin'ny alàlan'ny fifaneraserana voafetra. Natiora. 30 aogositra 2023. DOI: 10.1038 / s41586-023-06472-Z
William J. Eckner, Nelson Darkwah Oppong, Alec Cao, Aaron W. Young, William R. Milner, John M. Robinson, Jun Ye ary Adam M. Kaufman. Ny fahatsapan'ny spin squeezing miaraka amin'ny fifandraisana Rydberg amin'ny famantaranandro optika. Natiora. 30 aogositra 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06360-6
Source: NIST
