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超快原子电子学,与光相比,敏感度高出100亿倍!

2019-08-24 点击:1771
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原子电子学在很大程度上操纵原子,就像电子操纵电子一样。它带来了可以测量非常小的力或小旋转的高度小量子器件的前景。有一天,这种装置可用于通过检测沙漠中的水位或寻找矿物和油来监测地球的状态。

当GPS由于恶意攻击而在飞机或船只上失效或仅仅因为它在深海中不可用时,它们也将用于导航。也许有一天,他们还可以充当便携式量子模拟器来解决复杂的计算任务。

相干原子电子以物质波的形式操纵原子,这些物质波来自玻色 - 爱因斯坦凝聚物(物质状态,其中所有原子都失去其各自的性质,而在凝聚物中原子全部处于相同位置并成为单个量子态) 。这些物质波中的原子比单个粒子更像波。可以将这些物质波引入干扰中以对环境中的最小变化作出反应,例如轻质有机物和重质铁矿石之间的重力差异。与光相比,原子对旋转或加速度的敏感度高出100亿倍!

例如,与构成光的光子相比,这种灵敏度取决于测量时间。就像牛顿的苹果一样,原子会因重力而下落。这迫使最敏感的干涉仪非常高,达到10米,有时甚至达到100米。一种可能的解决方案是将原子引导到物质波导中,就像光纤引导光一样。不幸的是,它们对加速度非常敏感,这使得它们对物质波导中的任何缺陷都非常敏感。这就是为什么没有适合原子的波导的原因,因为物质波对光滑度非常敏感。

由Wolf von Klitzing领导的克里特岛(希腊)的国际科学家团队向小型超灵敏原子电子设备迈出了一步,这些设备展示了原子波导中的物质波。第一次相干加速和传输。 IESL-FORTH科学家的突破是他们使用不同频率的磁场组合来产生所谓的时间平均隔热(TAAP)。为了证明这些物质波导波器非常光滑,他们为中性物质波构建了一个mm尺寸的加速器环,就像CERN用于带电粒子的公里级加速器一样。

物质波达到超过16马赫(1马赫=声速)的超音速速度,并引导物质波超过40厘米,这比以前的记录高1000多倍。量子技术在“现实世界”应用中面临的技术挑战仍然巨大。在《自然》上发布的taap-waveguide在这方面迈出了重要的一步。克里特岛问号小组将使用这种微型CERN加速器环来研究基本的物理问题,例如玻色爱因斯坦凝聚体和原子碰撞的超流体性质。在不久的将来,计划建立一个毫米级的原子陀螺仪和一个基于环的重力传感器。

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博科公园

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2019.07.29 17: 38

字数908

原子电子学在很大程度上操纵原子,就像电子操纵电子一样。它带来了可以测量非常小的力或小旋转的高度小量子器件的前景。有一天,这种装置可用于通过检测沙漠中的水位或寻找矿物和油来监测地球的状态。

当GPS由于恶意攻击而在飞机或船只上失效或仅仅因为它在深海中不可用时,它们也将用于导航。也许有一天,他们还可以充当便携式量子模拟器来解决复杂的计算任务。

相干原子电子以物质波的形式操纵原子,这些物质波来自玻色 - 爱因斯坦凝聚物(物质状态,其中所有原子都失去其各自的性质,而在凝聚物中原子全部处于相同位置并成为单个量子态) 。这些物质波中的原子比单个粒子更像波。可以将这些物质波引入干扰中以对环境中的最小变化作出反应,例如轻质有机物和重质铁矿石之间的重力差异。与光相比,原子对旋转或加速度的敏感度高出100亿倍!

例如,与构成光的光子相比,这种灵敏度取决于测量时间。就像牛顿的苹果一样,原子会因重力而下落。这迫使最敏感的干涉仪非常高,达到10米,有时甚至达到100米。一种可能的解决方案是将原子引导到物质波导中,就像光纤引导光一样。不幸的是,它们对加速度非常敏感,这使得它们对物质波导中的任何缺陷都非常敏感。这就是为什么没有适合原子的波导的原因,因为物质波对光滑度非常敏感。

由Wolf von Klitzing领导的克里特岛(希腊)的国际科学家团队向小型超灵敏原子电子设备迈出了一步,这些设备展示了原子波导中的物质波。第一次相干加速和传输。 IESL-FORTH科学家的突破是他们使用不同频率的磁场组合来产生所谓的时间平均隔热(TAAP)。为了证明这些物质波导波器非常光滑,他们为中性物质波构建了一个mm尺寸的加速器环,就像CERN用于带电粒子的公里级加速器一样。

物质波达到超过16马赫(1马赫=声速)的超音速速度,并引导物质波超过40厘米,这比以前的记录高1000多倍。量子技术在“现实世界”应用中面临的技术挑战仍然巨大。在《自然》上发布的taap-waveguide在这方面迈出了重要的一步。克里特岛问号小组将使用这种微型CERN加速器环来研究基本的物理问题,例如玻色爱因斯坦凝聚体和原子碰撞的超流体性质。在不久的将来,计划建立一个毫米级的原子陀螺仪和一个基于环的重力传感器。

原子电子学在很大程度上操纵原子,就像电子操纵电子一样。它带来了可以测量非常小的力或小旋转的高度小量子器件的前景。有一天,这种装置可用于通过检测沙漠中的水位或寻找矿物和油来监测地球的状态。

当GPS由于恶意攻击而在飞机或船只上失效或仅仅因为它在深海中不可用时,它们也将用于导航。也许有一天,他们还可以充当便携式量子模拟器来解决复杂的计算任务。

相干原子电子以物质波的形式操纵原子,这些物质波来自玻色 - 爱因斯坦凝聚物(物质状态,其中所有原子都失去其各自的性质,而在凝聚物中原子全部处于相同位置并成为单个量子态) 。这些物质波中的原子比单个粒子更像波。可以将这些物质波引入干扰中以对环境中的最小变化作出反应,例如轻质有机物和重质铁矿石之间的重力差异。与光相比,原子对旋转或加速度的敏感度高出100亿倍!

例如,与构成光的光子相比,这种灵敏度取决于测量时间。就像牛顿的苹果一样,原子会因重力而下落。这迫使最敏感的干涉仪非常高,达到10米,有时甚至达到100米。一种可能的解决方案是将原子引导到物质波导中,就像光纤引导光一样。不幸的是,它们对加速度非常敏感,这使得它们对物质波导中的任何缺陷都非常敏感。这就是为什么没有适合原子的波导的原因,因为物质波对光滑度非常敏感。

由Wolf von Klitzing领导的克里特岛(希腊)的国际科学家团队向小型超灵敏原子电子设备迈出了一步,这些设备展示了原子波导中的物质波。第一次相干加速和传输。 IESL-FORTH科学家的突破是他们使用不同频率的磁场组合来产生所谓的时间平均隔热(TAAP)。为了证明这些物质波导波器非常光滑,他们为中性物质波构建了一个mm尺寸的加速器环,就像CERN用于带电粒子的公里级加速器一样。

物质波达到超过16马赫(1马赫=声速)的超音速速度,并引导物质波超过40厘米,这比以前的记录高1000多倍。量子技术在“现实世界”应用中面临的技术挑战仍然巨大。在《自然》上发布的taap-waveguide在这方面迈出了重要的一步。克里特岛问号小组将使用这种微型CERN加速器环来研究基本的物理问题,例如玻色爱因斯坦凝聚体和原子碰撞的超流体性质。在不久的将来,计划建立一个毫米级的原子陀螺仪和一个基于环的重力传感器。

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