تصویر از استفان کور


برای نخستین بار، فیزیکدانان در آلمان موفق شده‌اند، با استفاده از تصویربرداری مبتنی بر فلورسانس، اتمهای منفرد در یک آرایه اپتیکی را مشاهده کنند. این دستاورد، بیش از پیش پژوهشگران را به ساختن شبیه‌ساز(کامپیوتر)های کوانتومی نزدیک میکند.
با استفاده از سه پرتوی لیزر متقاطع و ایجاد امواج ایستاده‌ی نور، می‌توان چاههای پتانسیلی در فواصل منظم ایجاد کرد که به شبکه‌های اپتیکی (optical lattice) موسوم هستند. تزریق اتمهای فوق سرد به داخل این چاههای پتانسیل امکان مشاهده‌ی طولانی مدت آنها را برای زمان طولانی و در غیاب نویزهای گرمایی، فراهم میکند.
در این پژوهش که به تازگی توسط ایمانوئل بِلاک (Immanuel Bloch) و استِفان کور (Stefan Kuhr) از موسسه کوانتوم اپتیک ماکس پلانک (Max Planck Quantum Optics Institute) و همکارانشان در دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیانِ مونیخ (Ludwig-Maximillian University) صورت گرفته است، آنها موفق شدند تا گاز فوق سردی موسوم به گاز چگالیده‌ی بوز-انیشتن ([Bose-Einstein Condensate [BEC) متشکل از چند هزار اتم روبیدیوم ۸۷ را تولید و به یک شبکه‌ی اپتیکی تزریق کنند. به خاطر سد انرژی که بر سر راه اتمها، اتمهای این گاز تمایل دارند که در ته چاههای پتانسیل جای گیرند و با احتمال بالایی در همان چاهها باقی میمانند. به این آرایش، عایق مات (Mott Insulator) گفته‌می‌شود. بر اساس نظریه، در دماهای بسیار پایین، تعداد اتمهای موجود در هر چاهک، به سمت یک عدد ثابت میل میکند و اتمهای گاز به طور یکنواخت در جایگاه‌های شبکه توزیع میشوند. کور و همکارانش موفق شدند این رفتار را برای نخستین بار مستقیما و به طور تجربی مشاهده کنند. نکته کلیدی در این آزمایشها، تحریک اتمها توسط پالس لیزر و جمع‌آوری و مشاهده نور حاصل از فلورسانس اتمها بوده‌است که به پژوهشگران این امکان را داده‌است تا تعداد اتمهای هر چاهک را دقیقا مورد شمارش قرار دهند. رسیدن به یک عایق مات که در هر جایگاه شبکه اپتیکی، دقیقا یک اتم داشته‌باشد، همان چیزی است که برای ذخیره اطلاعات به صورت صفر و یک، با استفاده از اتمهای منفرد و به صورت کوانتومی مورد نیاز است.

منبع خبر:Physics World