نانوآیینه‌ای که برای محاسبات کوانتومی ایده‌آل است

پژوهشگران فرانسوی موفق به ساخت کوچکترین نانوآیینه جهان با استفاده از اتم‌های سزیم شدند. این نانوآیینه برای محاسبات کوانتومی بسیار مناسب است.

محققان دانشگاه ماری و پیرکوری در فرانسه نانوآیینه‌ای ساختند که از 2000 اتم سزیم ساخته شده‌است. این نانوآیینه 200 مرتبه نازکتر از تار موی انسان و کوچکترین آیینه‌ای است که تاکنون ساخته شده‌است. نتایج این پروژه می‌تواند برای ساخت مدارهای فتونیک مبتنی بر نور مورد استفاده قرار گیرد؛ مدارهایی که سرعت محاسبات را افزایش می‌دهد.
نیل کورزو از محققان این پروژه می‌گوید: این آیینه با استفاده از پدیده انعکاس براگ کار می‌کند. ما در این پروژه از اتم‌های سزیم استفاده کردیم؛ اتم‌هایی که برهم‌کنش قوی با نور دارند. با مهندسی فاصله میان هر اتم، ما شرایطی ایجاد می‌کنیم که انعکاس براگ اتفاق بیافتد، یعنی تداخل سازنده میان امواج رخ دهد.»
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که اتم‌ها باید در فواصل بسیار مشخصی از هم قرار گیرند. این فاصله نصف طول موج نور است که در اتم‌های سزیم، 852 نانومتر است. زمانی که این اتم‌ها با دقت چیده شده باشند، نور میان دو اتم سیر کرده و تداخل سازنده ایجاد می‌کند که این پدیده براساس پراش براگ انجام می‌شود.
این نانوآیینه یک دستاورد بزرگ در حوزه محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود. به این شکل که از این آیینه برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود. این آیینه‌ها به‌گونه‌ای چیده می‌شوند که قابل سوئیچ کردن هستند؛ بنابراین اطلاعات را میان دو بخش انتقال می‌دهند.
این دستاورد محققان ماحصل کنترل 
آن‌ها روی ترکیب اتم‌های سرد و راهنمای موج نانومقیاس است. اتم‌های بسیار سرد در فضایی نزدیک به سطح گرم به دام افتاده و فواصل 
آن‌ها تنظیم می‌شود. دقت چیدمان این
اتم‌ها نزدیک به 20 نانومتر است.
در محاسبات نوری محققان با دو چالش روبرو هستند؛ اول، ایجاد محل تماس میان اتم‌های سزیم و نانوالیاف و دوم، قرار دادن این اتم‌ها در فاصله مشخص از هم. این دو مشکل با طراحی دقیق شبکه نوری حل می‌شود.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان «Large Bragg Reflection from One-Dimensional Chains of Trapped Atoms Near a Nanoscale Waveguide» در نشریه Physical Review Letters منتشر شده‌است.