2005年10月12日
复杂的计算操作可以大大加速通过大规模并行处理量子计算机。信息的最小单位是被称为量子比特,可以实现使用原子或分子,如果一个人可以操纵他们的立场,与其他粒子量子态,和交互。欧洲杯猜球平台控制单个原子的光学谐振器是现在一个决定性的一步成为现实的Gerhard Rempe教授领导的研究团队马克斯普朗克研究所量子光学来自德国慕尼黑附近。科学家们在《自然》杂志报告,他们能够酷单铷原子在各个方向的运动,把他们平均有17秒,使用一个复杂的阵列的激光光学谐振器。到目前为止,这是存储时间最长的一个强耦合谐振器系统。
捕获、冷却和储存中性原子需要一个复杂的过程。第一个方法,现在几乎经典,激光冷却“磁光陷阱”。原子与激光枪从六个方向的频率是在激发能。这样,粒子总是吸收光线,当他们移动梁欧洲杯猜球平台,由于多普勒效应,它们在共振,然后放慢在这个方向。我们叫它冷却,当单个原子或分子越来越多的运动能量来自它。
实验的马克斯·普朗克量子光学研究所铷原子准备这样,最后,电磁场的激光束(所谓的“光陷阱”),导致在一个距离14毫米光学谐振器由两个相反的凹面镜的最高质量。
一旦镜子之间的原子,科学家改变光的几何陷阱,镜像激光束回到本身。这样做,一个站在光波构建和原子在陷阱的蛀牙。此外,两个激光器,跑过,设定在一个45度角的驻波谐振器轴和90度,达到原子(见图片)
在这个特殊的设置中,一系列的冷却机制在起作用。原子,谐振器,光阱一起组成一个高档耦合系统的受激原子倾向于发射光子共振器轴的方向。通过这种方式,两个镜子之间的光场建立非常依赖于原子的位置。这是因为原子的状态决定了其耦合谐振器的强度以及原子的精确频率转移,因为原子的能级变化光陷阱。如果原子、光场调整的新形势下,总是与延迟取决于中间存储周期光子的谐振器。因为延误,所有的光明力量影响原子和慢下来,是取决于它的速度。借款期限从力学,这些能量可以被称为摩擦力量。
时冷却效果尤其出现谐振器的频率有点大于激动人心的激光的频率。在这种情况下,原子发出光子的能量更高,并且偏爱运动的方向。这将创建反冲原子变得缓慢和谐振器的轴线。光子的吸收发生最重要的是当原子激光。这就导致了降低激光的方向。都是由于多普勒效应的影响,上面提到的。
进一步的制动力量沿着光阱。们产生了,首先,因为光场-如上所述与延迟反应的原子的运动。其次,高能级的变化是波的空腔比节点。原子运动的频率是一样的激动人心的激光只在节点。温暖的多原子停止节点附近,很兴奋。如果远离节点,它获得势能,它再次发出转让期间在基态。这个过程重复周期性和被称为类比古代圣人,“西西弗斯冷却。”
证据的原子及其贮藏期的决心,谐振器的散射的光子数。几毫秒后打开“光陷阱”计算的速度明显加快,因为原子在镜子之间已经相对“热”。100微秒内平衡的一个条件,原子达到最终温度,6/1000000开尔文高于绝对零度。然后它打散了少量的光,但以恒定速率。
科学家们研究了各种冷却系统的部队已经影响原子的存储时间。原子没有冷却举行平均只有2.7秒,但Sisyphus-cooled原子留在谐振器17秒。如果一个选择适当的频率的谐振器和激动人心的激光,存储原子的生活增加四倍。在这种意义上,它甚至有可能持有单个原子光学谐振器超过一分钟。
使用这个技巧相结合的不同的冷却方法有不同的效果,研究人员能够准确地准备一个已知数量的原子在光学谐振腔的中心。存储时间,平均超过15秒,让实验中单个原子之间的相互作用与单个光子可以检查。例如,这是一个纠缠的前提条件,耦合,传送量子态之间遥远的原子与光子的帮助。通过这种方法,研究人员已经实实在在的一步创建一个分布式量子计算机由许多强耦合原子谐振器系统。被困原子储存量子位,他们发出的光子进行计算操作。
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