گروهی از محققان دانشگاه بن آلمان با استفاده از دو مجموعه از پرتوهای لیزری، رشته‌ای از اتم‌های مجزای سزیم ایجاد کرده‌اند. از این ساختارها می توان به عنوان حافظه مقیاس‌پذیر در ابزارهای اطلاعاتی کوانتومی استفاده نمود.
ساخت حافظه‌هایی با رشته‌های اتمی
گروهی از محققان دانشگاه بن آلمان با استفاده از دو مجموعه از پرتوهای لیزری، رشته‌ای از اتم‌های مجزای سزیم ایجاد کرده‌اند. از این ساختارها می توان به عنوان حافظه مقیاس‌پذیر در ابزارهای اطلاعاتی کوانتومی استفاده نمود.
برای ساخت این رشته‌ها محققان، ابتدا اتم‌های سزیم را به دام انداخته و آنها را تا دمای زیر میلی کلوین درون یک محفظه خلاء، خنک نمودند. در مرحله بعد آنها این اتم‌ها را به داخل یک دام دوقطبی نوری یک موج ایستاده افقی که توسط دو پرتو لیزری در جهت مخالف هم، تشکیل می‌شود، منتقل نمودند. این اتم‌ها به سمت پادگره‌هایاین ترکیب که به فاصله ۵/۰ میکرومتر از هم قرار داشت، حرکت نمودند. در نتیجه رشته‌ای از اتم‌ها در امتداد هم تشکیل شد که البته لزوماً همه پادگره‌ها را شامل نمی‌شد.
به گفتهRauschenbeutel از این گروه تحقیقاتی، امکان پیش بینی دقیق محل اتم‌ها وجود ندارد. محققان برای اینکه توزیع یکنواخت‌تری از این اتم‌ها ایجاد نمایند، از انبرک های نوری به شکل یک دام دوقطبی موج ایستاده عمودی که ناشی از رفت و برگشت انعکاسی یک پرتو لیزری متمرکز بود، استفاده نمودند. محققان از این انبرک برای حذف یک اتم از درون دام افقی استفاده نمودند و ضمن آن دیگر اتم‌های به دام افتاده را با تغییر فاز نسبی پرتوهای به دام اندازنده، از چپ به راست حرکت داده تا به محل پادگره مناسب واقع در مسیر دام عمودی برسند و در مرحله بعد با تغییرالگوی موج ایستاده این انبرک، اتم اولیه را در محل دلخواه قرار دادند.
به گفته این دانشمندان می توان با حرکت موج نوری انبرک‌ها، اتم‌هایی که در جای نادرستی از مسیر حرکت در دام افقی قرار گرفته اند را جابجا نمود و سپس این مسیر را به محل مورد نظر حرکت داد و به سادگی اتم‌ها را در این مسیر تنظیم کرد. به این ترتیب محققان توانستند رشته ای از اتم‌ها به فاصله یکنواخت ۱۵ میکرومتر از هم ایجاد نمایند. از آنجا که شعاع دام دوقطبی عمودی ۱۰ میکرومتر بود، این روش برای اتم‌هایی که از ابتدا به فاصله ۱۰ میکرومتر از هم قرار داشتند، موفقیت چندانی نداشت. به نظر این محققان از چنین رشته اتم‌هایی که به فاصله مساوی از هم قرار گرفته‌اند، می توان در ثبت کوانتومی اتم خنثی برای ذخیره‌سازی و دستکاری اطلاعات کوانتومی مقیاس پذیر استفاده نمود.
برای انجام محاسبات کوانتومی لازم است تمام اتم‌های روی این مسیر، فاصله یکسانی از هم داشته باشند و تنها در این صورت است که می توان این اتم‌ها را به برهم کنش کنترل شده داخل آنچه گیت کوانتومی نامیده می شود، واداشت.
محققان امیدوارند بتوانند با این روش یک گیت کوانتومی، جهت درج اطلاعات کوانتومی روی دو اتم سزیم بسازند و آنها را بین دو صفحه انعکاسی قرار دهند. به این ترتیب اتم‌ها می‌توانند با جذب وگسیل نور فلورسنت، اطلاعات خود را مبادله کنند.
گزارش این تحقیق در مجله nature منتشرشده است.
