Учёные сформировали поверхность, похожую на картонную упаковку для яиц, и проделали в ней крошечные отверстия. Тем самым, они на шаг приблизились к созданию Компьютеров Будущего. А всё потому, что отверстие —- тёмное пятно в лучах лазера —- однажды может стать ловушкой для отдельного атома. "Во всём мире предпринимаются попытки создания компьютеров, в которых эксплуатируются квантовые свойства атомов, —- объясняет адъюнкт-профессор физики в университете Огайо (OSU) Грэгори Лафьятис (Gregory Lafyatis). —- Эти так называемые квантовые компьютеры позволили бы производить намного более быстрые вычисления.
Один из способов разработки таких компьютеров включает в себя упаковку отдельных атомов на чипе (пластинке) так, чтобы лазерные лучи могли считывать квантовые данные (состояния атомов)".Лафьятис и докторант Катерина Кристэндл (Katherina Christandl) спроектировали пластинку с поверхностью "из лазерного света", которая функционирует, как множество крошечных ловушек —- каждая из них потенциально может удерживать один-единственный атом. В теории проект может однажды позволить учёным считывать квантовые данные почти точно так же, как компакт-диски читаются сегодня. В первой части эксперимента лазерные лучи и магнитные поля захватывают выпаренные атомы рубидия и формируют из них облако размером с горошину (иллюстрация Ohio State University).
"Упаковке для яиц" из Огайо вполне подходит название "оптическая решётка". Подобные структуры создавались другими исследователями и раньше, но с практической реализацией то и дело возникали проблемы. Например, эти решётки (в одном из вариантов ловушки) захватывали атомы, формируя из них многослойный куб, плавающий в свободном пространстве. Но управлять атомами в центре куба было крайне трудно. Американские физики предположили, что если единственный слой атомов будет находиться чуть выше стеклянной пластины, каждым атомом можно будет управлять отдельным лазерным лучом. Вторая часть: сформированное облако атомов перемещается и занимает положение выше стеклянной пластины (иллюстрация Ohio State University).Сначала проект своей решётки они смоделировали на компьютере. Для формирования сетки из пиков и ямок —- той самой "яичной упаковки" —- были использованы два набора лазерных лучей, пересекающихся непосредственно в тонком прозрачном покрытии на стекле. К удивлению Лафьятиса и Кристэндл, моделирование показало, что каждая ямка содержит тёмное пятно —- крошечную пустую сферу, сформированную электрическими полями, способными сыграть роль ловушек для отдельных атомов.
Сейчас магнитные поля будут отключены, и атомы упадут на поверхность пластины в электромагнитные ловушки, созданные пересекающимися лучами лазерного света (иллюстрация Ohio State University).Хотя уже не на компьютере, а в лаборатории учёные смогли создать свою оптическую решётку, пока нельзя утверждать наверняка, что эти ловушки фактически работают. Однако авторы работы полны оптимизма: "Мы вполне уверены, что сможем заманить в ловушку атомы и сделать первый шаг к созданию квантового чипа памяти", —- сообщил Лафьятис, отметив, что до полноценного квантового компьютера ещё очень далеко, многие годы работы. В свою очередь, госпожа Кристэндл полагает, что изолировать один атом в западне удастся, по меньшей мере, через два года. И вот уже отдельный атом лежит, как яйцо в картонной упаковке (иллюстрация Ohio State University).Но и по результатам на сегодняшний день физикам удалось кое-чего добиться: они с помощью магнитных полей сформировали газообразное облако размером с горошину из миллиарда атомов рубидия. Теперь учёные работают над тем, чтобы поместить это облако точно над пластиной и оптической решёткой на её поверхности. Теоретически, если выпустить атомы правильным способом, они упадут в западни. Лафьятис надеется, что этот эксперимент будет проведён до августа нынешнего года —- прежде, чем его помощница получит докторскую степень и, вероятно, покинет университет.
Статья о науки и техники получена: Membrana. ru