Þýskir eðlisfræðingar fanga stakar atóm í tvær klukkustundir í framförum í skammtafræðilegri tölvuvinnslu

Eðlisfræðingar við Max-Planck-Institut für Quantenoptik í Garching í Þýskalandi hafa sýnt fram á tómarúmstakmarkaðan líftíma gildru sem er meira en 7.000 sekúndur — um það bil tvær klukkustundir — fyrir stök strontíum-88 atóm sem haldið er í sjónrænu töng-fylki, sem setur nýtt met fyrir hlutlaus atóm í sjónrænum möguleikum.arxiv

Einfaldari leið til ofurlangrar föngunar

Niðurstaðan, sem birt var á arXiv forprentunarþjóninum þann 14. júlí, yfirstígur langvarandi málamiðlun milli sjónræns aðgengis og geymslutíma atóma sem hefur takmarkað stækkun skammtaörgjörva með hlutlausum atómum. Undir forystu vísindamanna, þar á meðal Johannes Zeiher og Immanuel Bloch, náði teymið þessum árangri með því að nota tiltölulega einfalda frostbúnaðarhönnun sem viðheldur fullum sjónrænum aðgangi að atómunum án þess að þurfa flóknar frostlokanir eða sjóntæki í tómarúmi.arxiv

Búnaðurinn sameinar tómarúmshólf úr títan af gerð 2 sem hægt er að baka með köldum oddi sem kældur er niður í 4 kelvín, sem virkar sem frostpumpa fyrir afgangs-vetni — helsta uppspretta bakgrunnsgass sem takmarkar líftíma atóma við stofuhita. Mikilvægt er að kaldi oddurinn situr í um það bil 30 sentimetra fjarlægð frá töng-fylkinu, en framleiðir samt áberandi lækkun á tómarúmsþrýstingi á föngunarstaðnum. Teymið fann einnig enga hnignun á líftíma gildrunnar með auknu leysirafl, sem fjarlægir hugsanlega flöskuháls fyrir stækkun í tugþúsundir fönguðra atóma.arxiv

Sebastian Blatt og Johannes Zeiher, báðir meðstofnendur sprotafyrirtækisins PlanQC í München sem vinnur að skammtafræðilegri tölvuvinnslu, eru meðal höfunda greinarinnar.arxiv

Berlínarhópurinn tekur á samskiptum atóma og yfirborðs

Í annarri framför sem birt var í Nature Photonics sýndu vísindamenn við Humboldt-Universität zu Berlin fram á tvinn-nanófótóníska gildru sem notar náttúrulega rafstöðueiginleika yfirborðs nálægt ofurþunnum glerþræði til að halda köldum atómum. Aðferðin tvöfaldaði varðveislutíma atóma og lengdi geymslu skammtaupplýsinga tífalt samanborið við fyrri nanófótónískar tilraunir.linkedin+1

Áhrif á stigvaxandi skammtafræðilega tölvuvinnslu

Báðar niðurstöðurnar taka á miðlægri áskorun í skammtafræðilegri tölvuvinnslu með hlutlausum atómum: að halda skammtabitum stöðugum nógu lengi til að framkvæma sífellt flóknari aðgerðir. Max-Planck-hópurinn áætlar að vettvangur þeirra gæti gert kleift að setja saman gallalaus atómfylki sem innihalda nokkra tugþúsundir atóma, með raunhæfri leið í átt að því að fara yfir 100.000. Framfarirnar koma á sama tíma og breiðara sviðið hefur tekið hröðum breytingum, þar sem samstarf Harvard og MIT sýndi fram á 3.000 skammtabita hlutlaust atómfylki sem keyrði samfellt í yfir tvær klukkustundir með því að nota aðferðir við endurnýjun atóma í verki sem birt var í Nature árið 2025.phys+2