光ピンセットで原子を捕らえる新たな成果

July, 3, 2019, Boulder--コロラド大学ボルダー校､物理学者､Cindy Regalのチームは､新しい研究で既存方法が匹敵できない効率で､個々の原子群を大きなグリッドにロード可能であることを示した｡
　孤立原子は､量子物理学活用の潜在的な構成要素である｡研究者がレーザでこの微小物質を捉え､制御できると､未知の振る舞いをする新しいタイプの材料を作れる｡また､いずれ従来のコンピュータに取って代わる量子コンピュータにつながる｡
　研究成果は､Physical Review Xに発表された｡研究チームは､微小なレーサビーム｢光ピンセット｣を使い､単独の中性ルビジウム原子を90%の確率で捉えたと報告している｡

｢われわれの領域では､誰でも原子をロードする必要がある｡だから､原子を捉える､よりよい技術があれば､これを利用できる人は多い｣物理学院生､論文の筆頭著者の一人､Mark Brownはコメントしている｡

確率の改善
今日まで､研究者は､原子をロードするために､光ピンセットを含む多くの技術に頼ってきた｡その技術では研究者は､フローティング原子を捉え､それを冷却するために､まず一連のレーザビームを､縦横に動かす｡

それが選別するための時間である｡レーザエネルギーを注意深く調整することで､研究者は原子の振る舞いを変えられることを発見し､原子を相互に衝突させた｡その衝突は､原子を2つのペアでトラップから叩き出す｡　

最終的に､1個だけ､原子が生き残る｡あるいは､少なくとも､それは半分の時間で起こることである､とBrownは説明している｡
｢原子ペアの全てを叩き出すなら､残るのは1個の原子か､ゼロ原子かのいずれかである｣と同氏は言う｡

同氏のグループは､50%を超える成功率を望んでいた｡研究グループは､原子をトラップするときに選ぶ波長とは､わずかにとなる波長のレーザを使うことで始めた｡

この新しい照射下で､ルビジウム原子はもはや衝突しないが､その代わりに､磁石の同じ極を押しつけるように､相互に退け合った､ともう1人の筆頭著者､Tobias Thieleは話している｡

｢今では､原子の一方がトラップにとどまり､他方が遠ざかるようにすることができる｡10中9程度の確率で､最終的にトラップにただ1つの原子を捉えている｣とThieleは言う｡

そのレベルのコントロールで､研究グループはもっと多くの原子を分離するだけでなく､それらをもっと効率的に整理することができる｡新しい研究では､研究グループはこれらの原子を6×6グリッドに､現在のツールの何分の1かの時間で､アセンブリすることができたと報告している｡

　研究グループは､現在､その数字を上げることに取り組んでいる､トラップされた原子の数を36から数100､さらには数1000に増やす｡

研究者が､これらを2D､さらには3D格子に維持できると､エンタングルメントにより､選択的に個々の原子が隣の原子と連携できるように指示できる｡
　Thieleは､｢このシステムの素晴らしいところは､望むときにいつでも､その相互作用をON/OFFできることだ｣とコメントしている｡