Auguszta
-3 °C
2 °C

Háromdimenziós atomcsapdát készítettek

2007.06.19. 10:00
A Pennsylvaniai Állami Egyetem kutatói olyan eszközt konstruáltak, amely képes több száz atomot tárolni egy háromdimenziós mátrixban, és mindegyiket külön számon tudja tartani. Az eredmény jelentős lépés a kvantumszámítógép fejlesztésében.

Az imaginárius kvantumszámítógép működési elve konyhanyelven nagyjából annyi, hogy az adatokat kvantumszámításokra alkalmas részecskék (elektronok, fotonok, atomok) tárolják el az állapotukkal. Az így tárolt kvantuminformáció alapegysége a qubit, ami egy időben tartalmaz 0 és 1 komponenseket, így a műveletvégzés gyorsabb velük, mint a hagyományos számítógépekkel – ehhez azonban mindenekelőtt a kvantumszámításokra alkalmas részecskék megfelelő tárolása és címzése szükséges.

A részecskék befogására a legígéretesebb fejlesztés az úgynevezett optikai rács, amit lézersugarak interferenciájával hoznak létre. Az így kapott rács leginkább egy tojástartóra emlékeztet, ebben a mintázatban esnek csapdába az atomok. Készítettek már egy- és kétdimenziós rácsokat, de a pennsylvaniai tudósoknak most először sikerült olyan háromdimenziós rácsot kreálni, amiben minden atomot lehet követni. A kutatók – David Weiss, Karl Nelson és Li Hsziao – három lézersugárral hozták létre a rácsot, és 250 céziumatomot ejtettek csapdába benne.

Az optikai rács működési elve (kép: uibk.ac.at)

A tudósok ezután rétegenként lefotózták az atomokat a háromdimenziós mátrixban, igazolva, hogy képesek egyenként megkülönböztetni azokat. "Ha nem látjuk az atomokat, sokkal nehezebb manipulálni azokat" – magyarázta Weiss a New Scientistnek. A tudósok most azt tervezik, hogy erősen fókuszált lézerrel megváltoztatják néhány atom energiaállapotát és a szomszédos atomokat is reakcióra késztetik. Ez a "címzési módszer" és az így kapott, szaknyelven vegyítettnek vagy összefonódottnak nevezett kvantumállapot a kvantumszámítógép működésének egyik kulcsmozzanata. Ha ez is sikerül, a tervek szerint több atommal is végeznek majd kísérleteket.