Forscher haben einen Weg gefunden, Alkalimetalldämpfe zu stabilisieren und bei Bedarf Zugang zu einzelnen Elektronen zu erhalten, was die Entwicklung von Quantencomputern und anderen Technologien erheblich unterstützen könnte.
Wissenschaftler entwickeln neue Technik zur Stabilisierung von Alkalimetalldämpfen
Wissenschaftler an der University of Bath UB veröffentlicht haben eine neue Zeitung diese Woche im Journal Naturkommunikation das eine neue Technik zur Stabilisierung von Alkalimetalldämpfen beschreibt, die den Zugang zu einzelnen Elektronen aus Elementen wie Lithium, Natrium und Kalium ermöglicht. Diese Elektronen können verwendet werden, um logische Operationen durchzuführen oder ein Mittel zur Datenspeicherung für Quantencomputer bereitzustellenin medizinischen Diagnosegeräten oder bieten die Art von genaue Messungen notwendig, um eine Atomuhr anzutreiben.
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"Wir freuen uns sehr über diese Entdeckung, da sie so viele Anwendungen in aktuellen und zukünftigen Technologien hat", sagte Professor Ventsislav Valev vom Fachbereich Physik der UB, der die Forschung leitete. "Sie wäre nützlich bei der atomaren Kühlung, bei atomarenUhren, in der Magnetometrie und in der hochauflösenden Spektroskopie. "
Das Potenzial für Alkalimetalldämpfe ist seit einiger Zeit bekannt. Diese Elemente haben a Einzelelektron in ihrer äußersten "Hülle" um den Kern herum, wodurch ein einzelnes Elektron theoretisch leicht aufgenommen werden kann. Das Problem besteht darin, den Druck auf den Dampf in einem geschlossenen Raum aufrechtzuerhalten, der erforderlich ist, um auf die Quanteneigenschaften von Alkalimetalldampf zugreifen zu können.Bisher sind die vorhandenen Methoden, um dies zu erreichen, wie das Erhitzen des Behälters, in dem sich der Dampf befindet, nicht nur langsam und teuer, sondern für die Verwendung in größeren Anwendungen nur sehr schwer skalierbar.
Was Valev und sein Forschungsteam an der UB zusammen mit Kollegen der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften BAS eine neue Technik entdeckten, mit der Alkalimetalldämpfe in geschlossenen Räumen wie Glasfaserröhren auf schnelle Weise erhitzt werden könnenund hoch reproduzierbar. Durch Beschichten des Inneren der Behälter mit Goldnanopartikeln, die hunderttausende Male kleiner als der Kopf eines Stifts sind, kann ein grünes Laserlicht verwendet werden, das diese Nanopartikel schnell absorbieren und in Wärmeenergie umwandeln, die dann die stabilisieren kannAlkalimetalldampf im Behälter.
"Unsere Beschichtung ermöglicht eine schnelle und reproduzierbare externe Kontrolle der Dampfdichte und der damit verbundenen optischen Tiefe", sagte Valev, "entscheidend für die Quantenoptik in diesen begrenzten Geometrien."
Außerdem haben die Nanopartikel den Quantenzustand eines Atoms, mit dem sie in Kontakt kamen, nicht gestört.
"In diesem Beweis des Prinzips", sagte Associate Professor Dimitar Slavov vom BAS-Institut für Elektronik, "wurde gezeigt, dass die Beleuchtung unserer Beschichtung herkömmliche Methoden deutlich übertrifft und mit Standard-Polymerbeschichtungen kompatibel ist, die zur Erhaltung der Quantenzustände einzelner Atome und verwendet werden."kohärente Ensembles. "
Dr. Kristina Rusimova, eine Preisträgerin des UB Department of Physics, glaubt, dass ihre Arbeit nur der erste Schritt ist. "Weitere Verbesserungen unserer Beschichtung sind möglich, indem Partikelgröße, Materialzusammensetzung und Polymerumgebung eingestellt werden", sagte sie.Die Beschichtung kann in verschiedenen Behältern Anwendung finden, einschließlich optischer Zellen, magnetooptischer Fallen, Mikrozellen, Kapillaren und optischen Hohlkernfasern. "