Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một thiết bị mới dựa trên các đám mây nguyên tử đang chảy, hứa hẹn những thử nghiệm tiềm năng về sự giao thoa giữa sự kỳ lạ của thế giới lượng tử và sự quen thuộc của thế giới vĩ mô mà chúng ta trải nghiệm hàng ngày.
Một thiết bị mới dựa trên các đám mây nguyên tử đang chảy, hứa hẹn những thử nghiệm tiềm năng về sự giao thoa giữa sự kỳ lạ của thế giới lượng tử và sự quen thuộc của thế giới vĩ mô mà chúng ta trải nghiệm hàng ngày. Thiết bị giao thoa siêu dẫn QUantum (SQUID) nguyên tử cũng có khả năng hữu ích cho các phép đo xoay siêu nhạy và là một thành phần trong máy tính lượng tử.
“Trong một SQUID thông thường, nhiễu giao thoa lượng tử trong dòng điện tử có thể được sử dụng để tạo ra một trong những máy phát hiện từ trường nhạy nhất”, Changhyun Ryu, nhà vật lý thuộc nhóm Lượng tử Vật lý và Ứng dụng Vật lý tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos cho biết. “Chúng tôi sử dụng các nguyên tử trung tính thay vì các electron tích điện. Thay vì phản ứng với từ trường, phiên bản nguyên tử của SQUID rất nhạy cảm với chuyển động cơ học.”
Mặc dù nhỏ bé, chỉ dài khoảng mười phần triệu mét, SQUID nguyên tử lớn hơn hàng ngàn lần so với các phân tử và nguyên tử thường bị chi phối bởi các định luật cơ học lượng tử. Quy mô tương đối lớn của thiết bị cho phép nó kiểm tra các lý thuyết về hiện thực vĩ mô, có thể giúp giải thích thế giới chúng ta quen thuộc tương thích với sự kỳ lạ lượng tử thống trị vũ trụ ở quy mô rất nhỏ. Ở mức độ thực dụng hơn, các SQUID nguyên tử có thể cung cấp các cảm biến xoay rất nhạy hoặc thực hiện các tính toán như một phần của máy tính lượng tử.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra thiết bị bằng cách nhốt các nguyên tử lạnh trong một tấm ánh sáng laser. Một tia laser thứ hai giao với các mẫu “vẽ” dẫn các nguyên tử thành hai hình bán nguyệt cách nhau bởi các khoảng trống nhỏ được gọi là Giao lộ Josephson.
Khi SQUID được quay và các nút giao Josephson được di chuyển về phía nhau, các quần thể nguyên tử trong hình bán nguyệt thay đổi do sự giao thoa cơ học của dòng chảy qua các nút giao Josephson. Bằng cách đếm các nguyên tử trong mỗi phần của hình bán nguyệt, các nhà nghiên cứu có thể xác định rất chính xác tốc độ mà hệ thống đang quay.
Là nguyên mẫu đầu tiên SQUID, thiết bị có một chặng đường dài trước khi nó có thể dẫn đến các hệ thống hướng dẫn mới hoặc hiểu biết sâu sắc về kết nối giữa thế giới lượng tử và cổ điển. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng việc nhân rộng thiết bị lên để tạo ra các SQUID nguyên tử có đường kính lớn hơn có thể mở ra cơ hội cho các ứng dụng thực tế và những hiểu biết cơ học lượng tử mới.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm quốc gia DOE / Los Alamos . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :