蒸汽稳定技术促进了量子计算

使用金纳米粒子稳定碱金属蒸汽密度的技术,因此电子可用于包括量子计算,原子冷却和精密测量在内的应用,已被巴斯大学的科学家申请专利。

碱金属蒸汽,包括锂,钠,钾,铷和铯,使科学家能够接触到单个电子,因为碱金属外壳中存在单个电子。

这对于一系列应用具有巨大潜力,包括逻辑运算,量子计算中的存储和传感,以及使用原子钟的超精确时间测量,或者包括心电图和脑电图的医学诊断。

然而,严重的技术障碍是可靠地控制封闭空间内的蒸汽压力,例如光纤管。需要防止蒸汽粘附到侧面以保持其量子特性,但是现有的这样做的方法,包括直接加热蒸汽容器,是缓慢的,昂贵的,并且在规模上是不切实际的。

来自巴斯大学的科学家与保加利亚科学院的一位同事一起设计了一种巧妙的方法来控制蒸汽,方法是在容器内部涂上比针头小30万倍的纳米金颗粒。

当用绿色激光照射时,纳米颗粒迅速吸收并将光转化为热量,使蒸汽升温并使其分散到容器中的速度比其他方法快1000倍。该过程具有高度可重复性,此外,发现新的纳米粒子涂层保留了从其反弹的碱金属原子的量子态。

该研究发表在Nature Communications上。

巴斯大学物理系的Ventsislav Valev教授领导了这项研究。他说:“我们对这一发现感到非常兴奋,因为它在当前和未来的技术中有如此多的应用!它在原子冷却,原子钟,磁力测定和超高分辨率光谱学中都很有用。”

“我们的涂层可以快速,可重复地对蒸汽密度和相关光学深度进行外部控制,这对于这些受限几何形状中的量子光学至关重要。”

协会。来自保加利亚科学院电子学院的Dimitar Slavov教授补充说:“在这个原理证明中,证明了我们的涂层照明明显优于传统方法,并且与用于保持单个原子的量子态的标准聚合物涂层兼容和连贯的合奏。“

物理系奖学金获得者Kristina Rusimova博士补充说:“通过调整粒径,材料成分和聚合物环境,可以进一步改善我们的涂层。涂层可以应用于各种容器,包括光学元件,磁光陷阱,微电池,毛细管和空心光纤。“