Skip to main content

Cavity QED at the One-Dimensional Atom Regime with Chip-Based Micro-Resonators

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowatorski system wnękowej QED

Zamykanie atomów w mikrostrukturach o ścianach odbijających światło (rezonatorach) zapewnia eksperymentalne środowisko do badania interakcji światło–materia na poziomie kwantowym. Naukowcy wspierani ze środków UE dokonali postępów w tej dziedzinie.

Zmiana klimatu i środowisko

Wnęki fizycznie ograniczają długość fali fotonów, które emitują lub absorbują atomy. Zachowanie ograniczonych wzbudzonych atomów dostarcza ważnych informacji na temat interakcji między światem a materią, zjawiskami nieodłącznie klasycznymi i kwantowymi jednocześnie. Wnękowa elektrodynamika kwantowa (QED) to nowa ważna dziedzina badań. Głębsze jej zrozumienie doprowadzi do opartego na wiedzy projektowania zastosowań w dziedzinie obliczeń kwantowych i pamięci kwantowej. W ramach finansowanego przez UE projektu "Cavity QED at the one-dimensional atom regime with chip-based micro-resonators" (CQODAR) opracowano zupełnie nowy system wnękowej QED. System ten sprzęga pojedyncze ultrazimne atomy z opartymi na mikroukładach rezonatorami mikropierścieniowymi za sprawą stożkowych włókien światłowodowych. Taki zabieg pozwala na prowadzenie ważnych obserwacji interakcji pojedynczego atomu z pojedynczym fotonem ze szczególnym naciskiem na interakcje między fotonami. Ten wysoce zaawansowany system może dostarczać ultrazimne atomy z pułapki magneto-optycznej do 200 nanometrowej powierzchni pierścieniowej. Naukowcy wykorzystali do tego celu światłowodowe elektro-optyczne modulatory i sprzęt elektroniczny pracujący w prędkościach powyżej pięciu gigaherców. W rezultacie system potrafi wykrywać obecność atomów i emitowane pojedyncze fotony w czasie nie dłuższym niż dwie mikrosekundy, tj. krótszym niż typowy czas trwania tranzytu atomów. Naukowcy przeprowadzili szczegółowe badanie teoretyczne, którego przebieg opublikowano w magazynie "Physical Review A: Atomic, Molecular and Optical Physic". Wyniki badania stały się podstawą dla dwóch nowych eksperymentów w zakresie optyki katastrofy (w odniesieniu do osobliwości geometrycznych we wzorach promieni) oraz spontanicznych emisji z pojedynczego atomu. Wyniki ostatniego badania opublikowano w czasopiśmie Physical Review Letters. Zespół CQODAR opracował nowoczesny system eksperymentalny. Dzięki temu doskonała kontrola pojedynczych ultrazimnych atomów służąca określaniu zachowań i właściwości pojedynczych emitowanych fotonów jest teraz możliwa. Oczekuje się, że technologia ta wniesie nieoceniony wkład w zrozumienie interakcji kwantowych między materią a światłem.

Słowa kluczowe

Atomy, rezonatory, kwantowy, wnęki, fotony, światło, materia, QED, ultrazimny, mikropierścieniowy, pułapka magnetyczno-optyczna, optyka katastrofy

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania