依靠超冷原子的流動(dòng)云的新設(shè)備有望對(duì)量子世界的怪異性與我們每天經(jīng)歷的宏觀世界的熟悉度之間的相交進(jìn)行潛在的測(cè)試。原子電子超導(dǎo)量子干擾設(shè)備(SQUID)也可能用于超靈敏旋轉(zhuǎn)測(cè)量,并作為量子計(jì)算機(jī)的組件。
洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室材料物理和應(yīng)用量子小組的物理學(xué)家Changhyun Ryu說:“在常規(guī)的SQUID中,電子電流中的量子干擾可用于制造最靈敏的磁場(chǎng)檢測(cè)器之一。”“我們使用中性原子而不是帶電的電子。SQUID的原子電子版本不響應(yīng)磁場(chǎng),而是對(duì)機(jī)械旋轉(zhuǎn)敏感。”
原子電子SQUID雖然很小,僅約十分之一米,但它比通常受量子力學(xué)定律支配的分子和原子大數(shù)千倍。該設(shè)備的相對(duì)較大規(guī)模使其能夠測(cè)試宏觀現(xiàn)實(shí)主義的理論,這可以幫助解釋我們所熟悉的世界如何與在很小尺度上統(tǒng)治宇宙的量子怪異相兼容。在更實(shí)際的水平上,atomtronic SQUID可提供高度靈敏的旋轉(zhuǎn)傳感器或作為量子計(jì)算機(jī)的一部分執(zhí)行計(jì)算。
研究人員通過將冷原子捕獲在一片激光中來制造這種設(shè)備。第二個(gè)激光與片材“涂漆”的圖案相交,該圖案將原子引導(dǎo)到被稱為約瑟夫森結(jié)的小間隙隔開的兩個(gè)半圓中。
當(dāng)SQUID旋轉(zhuǎn)并且約瑟夫森結(jié)向彼此移動(dòng)時(shí),由于通過約瑟夫森結(jié)的電流的量子機(jī)械干涉,半圓中的原子總數(shù)發(fā)生變化。通過計(jì)算半圓的每個(gè)部分中的原子,研究人員可以非常精確地確定系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度。
作為第一個(gè)原子電子SQUID原型,該設(shè)備還有很長的路要走,才能帶來新的制導(dǎo)系統(tǒng)或?qū)α孔邮澜缗c經(jīng)典世界之間聯(lián)系的深刻見解。研究人員希望擴(kuò)大該設(shè)備以生產(chǎn)更大直徑的atomtronic SQUID,可以為實(shí)際應(yīng)用和新的量子力學(xué)見解打開大門。