Австралийские ученые создали силовой луч для захвата атомов

Ученые из австралийского Университета Аделаиды создали новый вид силового луча, который может захватывать и удерживать атомы. Эти пленники пригодятся при создании квантовых вычислительных и коммуникационных систем.

текст: Роман Залотуха.

Силовые лучи, способные захватывать и перемещать объекты, уже давно не научная фантастика. В 2013 году, например, швейцарские ученые с помощью звуковых волн научились удерживать (правда, недолго) и перемещать (только недалеко) маленькие предметы. В устройстве, придуманном Филипом Лайтом и Эшби Хилтоном из Университета Аделаиды, объекты — ​отдельные атомы — ​ловит свет. В эксперименте австралийских ученых инфракрасный луч в вакуумной камере втягивал в себя атомы рубидия. Лайт и Хилтон утверждают, что луч может держать их довольно долго и перемещать на сотни километров. Мы задали Эшби Хилтону пару вопросов об изобретении.
— Как и зачем вы придумали собирать атомы в луч?
— Идея использовать оптоволокно для перемещения атомов возникла еще в начале 2000-х годов. Но в лазерах тех времен луч постепенно угасал, проходя через волокно, поэтому перемещать с его помощью объекты на большие расстояния было невозможно. Сегодня у нас есть полые микроструктурированные оптические волокна, которые способны направлять свет с низкой потерей фотонов. Мой руководитель, доктор Филип Лайт, разработал и изготовил такие волокна в 2009 году и получил грант на подготовку к эксперименту по созданию силового лазерного луча с их использованием. Работа началась в 2013 году, я включился в нее годом позже. Сейчас мы научились собирать атомы в волокне с полым сердечником с помощью притягивающей оптической направляющей.
Параллельно с нами схожие работы вели ученые из других стран. Но во всех других предложенных ловушках силовое поле захвата возмущало атомы, быстро вызывая их распад.
Используя специально структурированное волокно, мы смогли направлять свет не только в виде прямого плоского луча, но и закручивать луч в пружину, которая захватывает атомы и удерживает их в центре светового поля, при этом не слишком возмущая их. Времени до начала распада должно хватить, чтобы переместить атомы на довольно большое расстояние. Мы надеемся, что наше достижение смогут использовать в квантовых компьютерах, — ​это ответ на вопрос «зачем».
— Как луч можно использовать в квантовых компьютерах?
— Захваченные атомы могут стать элементами памяти таких компьютеров, ведь они способны хранить информацию доли секунды, а этого квантовым машинам хватит для ее передачи с помощью лазерного луча на огромное расстояние по оптоволоконным сетям. Мы надеемся, что наша разработка поможет в создании абсолютно безопасного канала связи между точками, находящимися в сотнях километров друг от друга.