Połączenie fizyki ciała stałego i ultrazimnych atomów
Po schłodzeniu atomów do bardzo niskich temperatur, bliskich zera absolutnego, znaczenia nabierają ich właściwości wynikające z mechaniki kwantowej. Uczestnicy projektu The EU-funded project HYCODE (Atom chips on the submicron scale: Routes to hybrid cold atom-quantum electronics devices), finansowanego ze środków UE, przygotowują cienkie membrany grafenowe umożliwiające chwytanie ultrazimnymi atomów. Zbliżając je do siebie na odległość kilku mikronów, naukowcy uzyskają efektywne, szybkie i odpowiednio silne sprzężenie między układem atomowym i ciała stałego. Ze względu na dużą ruchliwość elektronów grafen umożliwia wytwarzanie wystarczająco wysokich prądów, by móc uzyskać pułapki magnetyczne na ultrazimne atomy w temperaturze pokojowej. Naukowcy skupiają się na zmniejszeniu siły przyciągania między membranami grafenowymi, zmniejszeniu szumów cieplnych oraz wytworzeniu wadliwego grafenu. Zastosowane w projekcie podejście do wytwarzania membran grafenowych polega na umieszczeniu ich w odizolowanej siatce miedzianej oraz zastosowaniu promienia lasera do stworzenia ścieżek, przez które może przechodzić prąd. Przewody takie powinny następnie wytwarzać pole magnetyczne umożliwiające chwytanie atomów. Aby przeprowadzić eksperyment na zimnych atomach, naukowcy zbudowali komorę próżniową o ultrawysokim podciśnieniu. Ponadto opracowali dwukolorową pułapkę magneto-optyczną, która chwyta i schładza atomy do temperatury bliskiej zera absolutnego. Połączenie fizyki ciała stałego i atomów powinno przynieść korzystne efekty synergii oraz doprowadzić do stworzenia nowej gałęzi fizyki. Omawiane prace przyczynią się do szybkiej budowy nowych systemów hybrydowych do zastosowania w kwantowym przetwarzaniu informacji czy metrologii kwantowej.
