Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Atomy w pułapce fotonicznej

W ostatnich latach intensywnie starano się znaleźć sposób wykorzystania ultrazimnych atomów w nanofotonice. Finansowani ze środków UE badacze opracowali pionierski, eksperymentalny system zdolny do sprzężenia pojedynczych atomów z falowodami opartymi na kryształach fotonicznych.
Atomy w pułapce fotonicznej
Celem projektu ATOMNANO (Quantum interface between atomic and nano-photonic systems) było uzyskanie kontroli zarówno nad rodzajem, jak i zakresem interakcji pomiędzy atomami i fotonami. Ponadto uzyskanie właściwej dyspersji światła w kryształach fotonicznych pozwoli wzmocnić wzajemne oddziaływania pomiędzy pojedynczymi fotonami.

Kryształy fotoniczne to dielektryki o nanoskopowej, periodycznej strukturze, która przepuszcza wiązki o danej długości fali, zatrzymując pozostałe. Dzięki odpowiednio zaprojektowanej strukturze periodycznej udało się uzyskać kontrolę nad wiązkami światła w kryształach pełniących funkcję falowodów niskostratnych.

Uczestnicy projektu ATOMNANO opracowali zestaw narzędzi obliczeniowych do projektowania kryształów fotonicznych, ułatwiających lokalizowanie ultrazimnych atomów w strukturze tych kryształów. Ponadto, wykorzystując nowe zasady projektowania, zademonstrowali sposób, w jaki można dostroić wzajemne oddziaływania między atomami i fotonami propagowanymi przez kryształ.

W szczególności naukowcy wykazali, że odpowiednio zaprojektowane struktury kryształów fotonicznych sprzyjają silnym oddziaływaniom dalekozasięgowym. Okazało się, że przyczyną tego jest zjawisko polegające na „otoczeniu” atomów lokalną chmurą fotonów. Dodatkowo wielkość chmury można kontrolować, odpowiednio modyfikując właściwości struktury kryształu.

Modyfikacja interakcji pomiędzy emiterami kwantowymi a pojedynczymi fotonami to jeden z fundamentów optyki kwantowej. Możliwość wywołania dalekozasięgowych oddziaływań między atomami i fotonami otwiera nowe drogi rozwoju fizyki kwantowych układów wielociałowych.

Przed zakończeniem projektu ATOMNANO udało się jeszcze wykazać, że w wyniku oddziaływania silnych, spinowo-zależnych sił generowanych przez atomy sprzężone z kryształami fotonicznymi powstają tzw. „kryształy kwantowe”. Organizacja przestrzenna atomów w tych egzotycznych kryształach jest zależna od wartości energii wymiany spinów.

Powiązane informacje

Tematy

Life Sciences

Słowa kluczowe

Ultrazimne atomy, nanofotonika, kryształ fotoniczny, ATOMNANO, fizyka układów wielociałowych
Numer rekordu: 198768 / Ostatnia aktualizacja: 2017-06-07
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę