अणु कंटेनर के रूप में "एग कार्टन"

"क्रमबद्ध" अणुओं के साथ ऑप्टिकल झंझरी

ग्रिड स्थान पर प्रति अणु के साथ "अंडा बॉक्स"। लाल: अणु जो दो परमाणुओं से प्रत्येक में इकट्ठे किए गए हैं। क्वांटम प्रकाशिकी के लिए quant एमपीआई
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अणु को क्वांटम बिट्स, क्वांटम कंप्यूटर के भंडारण और प्रसंस्करण इकाइयों के लिए संभावित उम्मीदवार माना जाता है। इसके लिए उन्हें जानकारी को बचाने और अन्य के साथ आदान-प्रदान करने की आवश्यकता है, नियमित रूप से व्यवस्थित। भौतिकविदों ने अब एक तथाकथित ऑप्टिकल झंझरी की मदद से ऐसा राज्य बनाया है, जो लेजर बीम के उपयुक्त सुपरपोजिशन द्वारा बनाया गया है और इसके आकार में एक अंडा दफ़्ती जैसा दिखता है। विधि और परिणाम "नेचर फिजिक्स" जर्नल में प्रकाशित होते हैं।

सिद्धांत रूप में, परमाणु और अणु क्वांटम सूचना के लिए भंडारण इकाइयों के समान ही उपयुक्त हैं। लेकिन अगर अणु ध्रुवीय होते हैं, अर्थात अणुओं में एक धनात्मक और एक ऋणात्मक आवेश ध्रुव होता है, तो वे विद्युत-संपर्क कर सकते हैं - जितना कि दो चुम्बक हिट या किक ऑफ करते हैं, यह उनके अभिविन्यास पर निर्भर करता है। यह विद्युत संपर्क अणुओं को एक दूसरे के साथ संवाद करने और सूचना का आदान-प्रदान करने की अनुमति देता है, यही कारण है कि ध्रुवीय अणु क्वांटम जानकारी के लिए विशेष रूप से दिलचस्प हैं।

अणु मुश्किल बनाते हैं

हालांकि, अणु भी काफी जटिल वस्तुएं हैं क्योंकि वे कई परमाणुओं से बने होते हैं। जबकि परमाणुओं को लेजर लाइट और अन्य ट्रिक्स की मदद से वर्चुअल स्टैंडस्टिल में लाया जा सकता है, अणुओं के लिए यह इतना आसान नहीं है, क्योंकि जो परमाणु उन्हें बनाते हैं वे एक-दूसरे के खिलाफ स्विंग कर सकते हैं और पूरे अणु कई अक्षों के चारों ओर घूम सकते हैं।

लेकिन अगर आप अणुओं को क्वांटम बिट्स के रूप में उपयोग करना चाहते हैं, तो उन्हें अल्ट्रा-कोल्ड होना चाहिए, अर्थात पूर्ण शून्य के पास एक तापमान होना चाहिए और व्यावहारिक रूप से पूरी तरह से आराम करना चाहिए। लेकिन गार्चिंग शोधकर्ताओं के पास इस समस्या का जवाब भी था। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स के निदेशक और अध्ययन के प्रमुख प्रो। गेरहार्ड रेम्प कहते हैं, "हम इस कठिनाई से बचते हैं क्योंकि हम पहले जाली के अलग-अलग स्थलों पर अणुओं का निर्माण करते हैं।"

"अंडा दफ़्ती" के रूप में ऑप्टिकल ग्रिड

इस उद्देश्य के लिए, शोधकर्ताओं ने रुबिडियम परमाणुओं से एक बहुत ठंडी गैस लाई है - एक तथाकथित जाली-आइंस्टीन घनीभूत - एक ऑप्टिकल जाली में। एक ऑप्टिकल झंझरी कई लेजर बीम को एक उपयुक्त तरीके से सुपरइम्पोज़ करके बनाई गई है। परिणामी प्रकाश क्षेत्र में फिर अंडे के डिब्बों के ढेर की याद ताजा हो जाती है। खोखले ऊर्जावान अनुकूल परिस्थितियों के अनुरूप हैं। इसलिए, रूबिडियम परमाणु अधिमानतः जमा होते हैं। प्रदर्शन

गर्त की गहराई लेजर शक्ति पर निर्भर करती है। कम लेजर शक्तियों पर, परमाणु अभी भी गर्त से गर्त तक लापरवाही छोड़ सकते हैं।

हस्तक्षेप छवि में परमाणु और अणु। रियर: आणविक उत्पादन से पहले, केंद्र: आणविक उत्पादन के बाद, और सामने: आणविक बंधन के बाद फिर से टूट गया है। क्वांटम प्रकाशिकी के लिए quant एमपीआई

लेजर बीम की शक्ति में वृद्धि, कुएं गहरे होते हैं और अंततः परमाणु कुओं से बाहर नहीं निकल पाते हैं - वे फंस जाते हैं। इस अत्यधिक आदेशित राज्य को Mott इन्सुलेटर भी कहा जाता है। ऑप्टिकल जाली में परमाणुओं की कुल संख्या का उपयोग करते हुए, भौतिक विज्ञानी प्रति जाली साइट पर परमाणुओं की संख्या को इस तरह नियंत्रित कर सकते हैं कि केंद्रीय क्षेत्र में प्रति कुएं में दो परमाणु हैं, और केवल मार्जिन पर कुओं में एकल परमाणु होते हैं ckt हैं।

"अंडा बॉक्स" में डेटिंग

अगले चरण में, वैज्ञानिक एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, जिसे वे धीरे-धीरे शुरू करते हैं। ऐसा करने में, वे एक तथाकथित फ़ेशबैक अनुनाद का शोषण करते हैं: चुंबकीय क्षेत्र की एक निश्चित ताकत से, यह अवसाद में परमाणुओं के लिए "अंडा बॉक्स" में अपने संबंधित साथी के साथ एक बंधन बनाने के लिए अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल हो जाता है। एक ही अस्तित्व को जीना जारी है। जिन परमाणुओं का उनके खोखले में कोई साथी नहीं है और इसलिए वे एकल अस्तित्व के लिए अभिशप्त हैं, उन्हें ग्रिड से हटा दिया जाता है। उनके लिए, अब कोई उपयोग नहीं है, जैसा कि गेरहार्ड रेम्पे बताते हैं: "हमारे पास एक लेजर बीम के साथ ऑप्टिकल झंझरी से बाहर अलग-अलग परमाणुओं के सभी" उड़ा "हैं, इस प्रकार प्रति एक अणु के साथ एक राज्य प्राप्त होता है। जाली साइट। "

एक बार जब चुंबकीय क्षेत्र अपने मूल मूल्य पर वापस आ जाता है, तो आणविक बंधन टूट जाता है और परमाणु अपनी प्रारंभिक स्थिति में लौट आते हैं। प्रयोग की सफलता की जाँच करने के लिए यह परिस्थिति महत्वपूर्ण है। क्योंकि केवल परमाणुओं का पता लगाया जा सकता है, जबकि अणु स्वयं दुर्भाग्य से अदृश्य हैं। "चूंकि हमने परमाणुओं के बीच के बंधन को जारी किया और बाद में दो परमाणुओं को फिर से खोखले में देखा, हम यह पता लगा सकते हैं कि अणु केवल जाली से बच गए हैं, " थॉमस कहते हैं वोल्ज़, जिन्होंने अपने सहयोगियों के साथ मिलकर इस प्रयोग को अंजाम दिया।

एक ऑप्टिकल जाली का उत्पादन, जिसमें प्रति जाली साइट पर एक अणु और इस तरह बिल्कुल एक क्वांटम बिट स्थित है, क्वांटम सूचना के प्रसंस्करण के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है। गारचिंग प्रयोग इस प्रकार अणुओं के क्वांटम कंप्यूटर के रास्ते में एक महत्वपूर्ण कदम है।

(क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट, 26.09.2006 - NPO)