В России представили первый чип на холодных атомах
Он поможет зарегистрировать гравитационные волны и тёмную энергию
Дарья Быкова, студентка 1-го курса магистратуры факультета физики НИУ ВШЭ, с атомным чипом в руках (Фото из архива Антона Афанасьева)
Команда из НИУ ВШЭ, Института спектроскопии РАН и Московского физико-технического института разработала чип на холодных атомах. Холодные атомы используют в приборах, где необходима высокая точность. Например, сейчас исследователи работают над созданием атомных часов, которые можно будет использовать на космических аппаратах и МКС. Исследование опубликовано в журнале Optics & Laser Technology.
Чипы на холодных атомах — устройства, способные захватывать и удерживать атомы, доведенные до сверхнизких температур. Уже в конце 1970-х учёные Института спектроскопии РАН доказали, что атомарные газы можно эффективно охлаждать лазерным излучением, и провели первый в мире эксперимент. Впоследствии был развит подход использования атомных чипов для создания ансамблей холодных атомов. Однако рабочих атомных чипов в России до последнего времени не было. Исследовательская группа из Института спектроскопии РАН, НИУ ВШЭ и МФТИ представила новое решение — первый российский чип на холодных атомах.
Чип состоит из кремниевой пластинки, на которой сформированы микропровода. При пропускании через провода электрического тока вокруг чипа образуются магнитные поля, которые взаимодействуют друг с другом, из-за чего в определенной точке возникает минимум магнитного поля. Атомам энергетически выгодно находиться в областях минимума, поэтому именно в таких магнитных ловушках учёные захватывают атомы и затем работают с ними.
Температура атома связана с его энергией и движением. Чтобы снизить скорость, нужно отнять энергию атома и таким образом его охладить. Это возможно при помощи специальной конфигурации лазерных полей вблизи чипа. Таким образом учёным удалось охладить атомы рубидия до температуры порядка 200 мкК, лишив их возможности выбраться из магнитных ловушек.
А чтобы провода чипа не взрывались из-за термического перегрева при прохождении электрического тока, их сделали из серебра и золота толщиной несколько микрометров. Такие условия позволили пропускать ток большей силы, достигающий 10 ампер.
Атомные чипы можно использовать не только как источник холодных атомов, но и как сложное самостоятельное устройство. Исследователи предлагают измерять с помощью атомных чипов гравитационные волны.
Автор текста: Екатерина Корчагина
