【溫度設定暴跌由於新的冷卻方案】

明道

【溫度設定暴跌由於新的冷卻方案】

 

莫特絕緣體，在顯微鏡下

在美國的物理學家已經開發出一種新技術，用於冷卻原子光晶格激光束縱橫交錯。

與現有的依靠隨機碰撞的方法，以消除熱原子不同的是，這項新計劃涉及到應用的精確序列的調製激光。

具有潛在的冷卻溫度低至1 PK - 什麼是可能的今天 - 可能會導致冷卻算法的量子計算機為基礎的光晶格光學晶格。

每格網站只包含一個原子光晶格可用於模擬各種固體材料中，包括磁性，超導和超流性的量子現象發生。

它們是特別有用的，因為在固體系統不同的是，光學格點中的原子之間的相互作用可以通過改變激光器，或通過施加磁場調整。

這種晶格創建通過首先使縱橫交錯的激光束在真空室中使用一個二維光學晶格。該室還包含如銣原子的很稀的氣體。

每個晶格點是一種能量，其中一個或多個原子可以成為被困。

為了確保每個格子的網站只包含一個原子，物理學家通常等到隨機碰撞的原子具有較高的動能，導致多餘的原子被從系統中排出。

然而，這涉及到很多等著，而不是具體的個人的格點。

序列的調製

現在在哈佛大學的馬庫斯格雷納和他的同事已經開發出一種新技術，是根據他們持有多少個原子系統和個人格網站上的行為。

該方案依賴於所需的激發頻率的事實，即彈出取決於現在的位置，以及多少個原子的原子從一個井。

例如，當有兩個在一個良好的原子，一個原子可以通過調製深度的阱在一定的頻率噴出。

該調製將不會影響到其他的原子在該井 - 和原子含有一個井，三個或更多個碳原子也將不會受到影響。

如果有三個原子的井，在不同的頻率的調製將彈出一個原子，同時保持其他兩個。

的調製在又一頻率將彈出一個原子從一個含有四個原子，並依此類推。

要充分利用這一特性，應用團隊只留下一個原子，每一個精心選擇的序列的調製方式，消除了第四，第三和最後的第二個原子從水井 - 。

原子進入（已經被佔用）鄰井所需的能量是非常高的，所以稱為Mott絕緣體 - 配置 - 將忍受下去。

莫特絕緣體的存在的確認，通過使用一種特殊的光學顯微鏡測量每個晶格點的佔用。

移除熵

甲晶格，其中一些油井中含有兩個或更多個原子的，可以被認為是作為一個有缺陷的晶格。

這樣的晶格具有較高的熵比一個完美的Mott絕緣體。

因此，這種新的方案降低了晶格的熵 - 熵減少對應的溫度下降。

雖然很難引述的確切溫度，研究人員已經冷卻它們的晶格，Greiner公司說，他們已達成nanokelvin和picokelvin溫度之間的閾值。

雖然這是不低的，可以實現使用其他技術，已達到幾十picokelvin，該算法的冷卻點的方式在未來實現picokelvin溫度。

格雷納也承認，球隊的莫特絕緣體的質量與使用其他技術不高，但是他說，有改進的餘地。

量子計算機

原則上，也可以使用光晶格在量子計算機來存儲和處理的信息。

格雷納指出，在實驗室的顯微鏡技術可用於測量和處理個人晶格中的原子的量子態。

這意味著，控制非門 - 一台量子計算機的基本組成部分 - 可以實現在光晶格。

Greiner公司和同事的下一步驟是重複的實驗，而不是使用費米原子銣，這是一個玻色子。這可能會導致更逼真的模擬電子在固體中的行為，因為電子是費米子。

德國漢堡大學的亨寧·莫里茨介紹了開發的算法冷卻“重大成果”。

特別是，他認為，該技術可以更好地理解高溫超導量子模擬的關鍵。

突出的挑戰是必須要達到的溫度顯著低於今日，這項工作可能代表了關鍵的一步走向成功的，他告訴physicsworld.com。

擴展的費米原子冷卻技術也將代表這個方向邁出的重要一步，他相信。

這項工作是描述自然。

關於作者

麥高約翰斯頓是編輯器的physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jan/06/temperatures-set-to-plummet-thanks-to-new-cooling-scheme