Szczypce optyczne wykorzystują promień lasera i można dzięki nim manipulować nawet tak małymi obiektami, jak atomy. W tym przypadku członkowie zespołu badawczego wykorzystali dwa takie narzędzia, aby przerzucać atomy z jednej pary do drugiej. Po co to wszystko? Wbrew pozorom, wcale nie chodziło o zwykłą zabawę.
Czytaj też: Szwedzi budują nowy komputer kwantowy. Będzie dostępny dla każdego
Dzięki dokonanym postępom możemy bowiem oczekiwać przyspieszonego rozwoju komputerów kwantowych. Te powinny pewnego dnia zastąpić zwykłe komputery: nawet jeśli nie w codziennym życiu, to bez wątpienia mogłyby znaleźć zastosowanie w różnego rodzaju eksperymentach, ponieważ mogą wykonywać obliczenia wielokrotnie szybciej. Wróćmy jednak do badania, którego wyniki zaprezentowano na łamach Optica.
Nigdy wcześniej naukowcom nie udało się kontrolować atomów z taką precyzją, by przerzucać atomy z jednej pary szczypiec optycznych do drugiej. Sami zainteresowani porównują przebieg eksperymentu do gry w baseball. Podobnie jak w tej dyscyplinie, atom (piłka) podróżuje między miotaczem a łapaczem, czyli szczypcami optycznymi.
Najmniejsza gra na świecie wykorzystała atomy rubidu i dwie pary szczypiec optycznych
W jaki sposób autorzy publikacji dokonali tego historycznego wyczynu? Zaczęli od schłodzenia atomów rubidu do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Następnie umieścili je w obrębie jednej pary szczypiec optycznych, wykorzystując w tym celu wiązkę lasera. Później przyspieszyli szczypce, by nagle je wyłączyć, wystrzeliwując atom rubidu na odległość 4,2 mikrometra z prędkością 65 centymetrów na sekundę. Tak wyrzucony atom zmierzał w stronę drugiej pary szczypiec, która zajmowała się jego chwytaniem.
O tym, jak ekstremalne i wymagające były panujące w czasie eksperymentu warunki najlepiej świadczy fakt, że temperaturę obniżono do wartości bliskiej -273 stopni Celsjusza, a odległość dzieląca obie pary szczypiec optycznych była mniejsza niż 1/4 szerokości ludzkiego włosa.
Czytaj też: Kubitami spinowymi można sterować. Na postępie skorzystają komputery kwantowe – i my wszyscy
Co szczególnie istotne, naukowcy zamierzają w ostatecznej formie dobić do 100-procentowej skuteczności w przerzucaniu atomów z jednej strony na drugą. Jak na razie udało im się uzyskać wynik rzędu 94%, co rzecz jasna nie jest złym rezultatem, lecz do perfekcji jeszcze nieco brakuje. A jest o co walczyć, ponieważ mówimy o rozwoju technologii, która powinna przyczynić się do postępów w rozwoju komputerów kwantowych.
Jak podsumowuje Jaewook Ahn, główny autor badań, takie latające atomy mogłyby doprowadzić do zaprojektowania nowego typu dynamicznych komputerów kwantowych, pozwalając na bardziej swobodną zmianę względnych lokalizacji kubitów. Poza tym w grę wchodzi także wykorzystanie ich do generowania kolizji pomiędzy poszczególnymi atomami, torując drogę ku nowej dziedzinie chemii. Bez wątpienia gra jest warta świeczki. I nawet jeśli na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że naukowcy postanowili się jedynie zabawić, to w rzeczywistości przyświecał im znacznie wyższy cel.
