Лазерный мир

Ученые создают технологию, которая позволяет проводить квантовые эксперименты на компактных чипах вместо громоздкого лабораторного оборудования. 

Новая система позволяет проводить исследования с холодными атомами в условиях, приближенных к реальным, открывая перспективы для точного хронометража, навигации, квантовых вычислений и фундаментальных измерений.

Холодные атомы — это атомы, охлажденные до крайне низких температур (ниже 1 микрокельвина или -273 °C), когда их движение практически замедляется до минимума, и квантовые эффекты становятся заметными. Традиционно такие эксперименты проводятся с использованием лазеров и оптики свободного пространства, однако задача состоит в том, чтобы перенести эти функции на чип. Для этого разработана интегрированная фотонная 3D-магнитооптическая ловушка, или 3D-MOT, известная как «Picmot».

«Picmot» использует компоненты на основе нитрида кремния, которые генерируют, направляют и манипулируют лучами света для охлаждения и удержания атомов. 

Яркое пятно в центре — это скопление атомов, «пойманных» в точке пересечения лазерных лучей. Здесь атомы замедляются и охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю.

Особый интерес представляет вакуумная камера, где улавливаются и охлаждаются атомы. Исследователи направили свет из оптического волокна (тоньше человеческого волоса) через специальные каналы к трем решетчатым излучателям. Эти излучатели создают три узких луча в пространстве шириной 3,5 мм. Каждый луч многократно отражается, образуя в итоге шесть пересекающихся лучей. Они захватывают примерно миллион атомов из пара внутри камеры и, вместе с магнитными полями, охлаждают их до температуры всего 250 мкК.

Благодаря интеграции фотоники на чипе система становится компактной, долговечной и пригодной для использования вне лабораторных условий, что ранее было невозможным. Это достижение открывает путь для создания портативных квантовых датчиков и устройств, способных проводить сложные измерения в реальном времени.

«С фотоникой мы можем создавать лазеры, модуляторы и источники света прямо на чипе», — отметил один из исследователей, аспирант Андрей Исиченко.

Это может значительно расширить возможности исследований в квантовой физике, метрологии и вычислительной технике, сделав их более доступными для практического применения.

Источник: https://naukatv.ru/news/kholodnye_atomy_na_chipe