연구원들은 신뢰할 수있는 양자 기술을 개발하는 데있어 핵심 과제 인 정보를 잃지 않도록 원자를 보호하는 간단하면서도 강력한 방법을 발견했습니다.
원자의 가스에 단일의 조심스럽게 조정 된 레이저 빔을 비추면서 원자의 내부 스핀을 동기화하여 정보가 손상되는 속도를 극적으로 줄였습니다. 양자 센서 및 메모리 시스템에서 원자는 종종 서로 충돌 할 때 자기 배향 - 또는 "spin"-를 잃어 버립니다.
스핀 이완으로 알려진이 현상은 이러한 장치의 성능과 안정성을 심각하게 제한합니다. 대응하는 전통적인 방법은 매우 낮은 자기장에서 작동하고 부피가 큰 자기 차폐를 사용해야했습니다.
새로운 방법은 이러한 제약 조건을 전적으로 회피합니다. 시스템을 자기 적으로 차폐하는 대신 빛을 사용하여 원자 에너지 레벨을 미묘하게 이동시키고 원자의 스핀을 정렬하고 움직이고 충돌하더라도 동기화를 유지합니다. 이것은 자연적으로 디코 언으로부터 보호되는보다 탄력적 인 스핀 상태를 만듭니다.
따뜻한 세슘 증기를 이용한 실험실 실험에서,이 기술은 스핀 붕괴를 10 배로 감소시키고 자기 감도를 상당히 향상시켰다. 이 돌파구는 단일 광선이 원자 스핀의 일관성 시간을 연장하여 더 컴팩트하고 정확하며 강력한 양자 센서, 자기 측정기 및 메모리 장치로 문을 열 수 있음을 보여줍니다.
Cornell University의 Applied and Engineering Physics 학교와 협력하여 히브리 대학교 응용 물리학 및 나노 공학 센터의 물리학 자 팀은 환경 "소음"에서 원자 스핀을 보호하는 강력한 새로운 방법을 공개했습니다.
"스핀 이완으로부터의 알칼리 - 금속 원자의 광학 보호, Avraham Berrebi, Mark Dikopoltsev, Ori Katz (Hebrew University) 및 Katz (Cornell University)의 연구는이 연구가 발표되었습니다.물리적 검토 편지그리고 자기 감지 및 원자 일관성에 의존하는 필드를 잠재적으로 혁명 할 수 있습니다.
Cesium Vapor -과 같은 짝을 이루지 않은 전자 -를 갖는 원자는 "스핀"의 특성을 가지며, 자기장과 강력하게 상호 작용하므로 초고 - 자기 elds, 중력 및 뇌 활동의 민감한 측정에 사용될 수 있습니다. 그러나이 스핀은 눈에 띄게 깨지기 쉽습니다.
주변 원자 나 용기 벽으로부터 가장 작은 교란조차도 스핀 이완으로 알려진 과정 인 방향을 잃게 될 수 있습니다. 지금까지 이러한 간섭으로부터 이러한 스핀을 보호하려면 복잡한 설정이 필요하거나 매우 구체적인 조건에서만 작동했습니다. 새로운 방법이 변경됩니다.
방패로서 레이저 라이트
연구원들은 원자가 서로 끊임없이 충돌하더라도 자기장 -에서 원자 스핀의 세차를 동기화하기 위해 정확하게 조정 된 단일 조정 된 레이저 빔을 사용하는 기술을 개발했습니다.
수백 개의 작은 회전하는 탑이 상자 안에 제한되는 시나리오를 상상해보십시오. 일반적으로,이 상단 사이의 상호 작용은 스핀 구성을 방해하여 전체 시스템이 동기화되지 않도록합니다. 이 효과는 높은 자기장에서 훨씬 더 지배적이됩니다. Tops는 방향을 훨씬 빠르게 변경하고 변경함에 따라.
그러나 특정 방법은 빛을 사용하여 시스템 내에서 동기화를 유지합니다. 다양한 스핀 구성의 차이를 해결함으로써 빛은 모든 탑을 조화롭게 회전시켜 장애를 방지하며, 높은 자기 분야에서도 회전하는 개체 간의 협력 행동을 가능하게합니다. 이 접근법은 빛과 원자 스핀 역학 사이의 매혹적인 상호 작용을 강조합니다.
연구원들은 세슘 원자가 스핀 방향을 유지하는 데있어서 9 - 폴드 개선을 달성했습니다. 놀랍게도,이 보호는 원자가 특수한 안티 - 이완 - 코팅 된 세포벽을 튕겨 내고 빈번한 내부 충돌을 경험하는 경우에도 작동합니다.
실제 - 세계 잠재력
이 기술은 다음을 포함하여 원자 스핀에 의존하는 장치를 크게 향상시킬 수 있습니다.
의료 영상, 고고학 및 우주 탐사에 사용되는 양자 센서 및 자력계
GPS에 의존하지 않는 정밀 탐색 시스템
스핀 안정성이 정보 저장 및 처리의 핵심 인 양자 정보 플랫폼
이 방법은 "따뜻한"환경에서 작동하며 극도의 냉각 또는 복잡한 필드 튜닝이 필요하지 않기 때문에 기존 접근법보다 실제 - 세계 응용 프로그램에 대해 더 실용적 일 수 있습니다.
연구원들은“이 접근법은 양자 시스템을 소음으로부터 보호하는 새로운 장을 열어줍니다. "원자의 자연 운동을 활용하고 조명을 안정제로 사용함으로써, 우리는 이제 그 어느 때보 다 광범위한 조건에 걸쳐 일관성을 보존 할 수 있습니다."
이 연구는 원자 물리학에서 수십 년간의 작업을 바탕으로하지만 조명을 사용하여 원자를 조정하기 위해이 간단하고 우아한 솔루션 - {-은 도약입니다. 가까운 시일 내에보다 강력하고 정확하며 접근 가능한 양자 기술을위한 길을 열 수 있습니다.
