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    Nueva fuente de átomo frío sienta las bases para dispositivos cuánticos portátiles

    Los investigadores diseñaron una fuente de átomos fríos que utiliza cuatro espejos dispuestos como una pirámide y colocados de una manera que les permite deslizarse unos sobre otros como los pétalos de una flor. Esto crea un orificio ajustable en la parte superior de la pirámide a través del cual se expulsan los átomos fríos. Esta imagen muestra el dispositivo. Crédito:Christopher Foot, Universidad de Oxford

    Aunque la tecnología cuántica ha demostrado ser valiosa para el cronometraje de alta precisión, Hacer que estas tecnologías sean prácticas para su uso en una variedad de entornos sigue siendo un desafío clave. En un paso importante hacia los dispositivos cuánticos portátiles, Los investigadores han desarrollado una nueva fuente de átomos fríos compacta y de alto flujo con bajo consumo de energía que puede ser un componente clave de muchas tecnologías cuánticas.

    "El uso de tecnologías cuánticas basadas en átomos enfriados por láser ya ha llevado al desarrollo de relojes atómicos que se utilizan para el cronometraje a nivel nacional, "dijo el líder del equipo de investigación Christopher Foot de la Universidad de Oxford en el Reino Unido." Los relojes precisos tienen muchas aplicaciones en la sincronización de comunicaciones electrónicas y sistemas de navegación como el GPS. Relojes atómicos compactos que se pueden implementar más ampliamente, incluso en el espacio, proporcionan resiliencia en las redes de comunicaciones porque los relojes locales pueden mantener un cronometraje preciso incluso si hay una interrupción de la red ".

    En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Express , S. Ravenhall, B. Yuen y Foot describen el trabajo realizado en Oxford, Reino Unido para demostrar un diseño completamente nuevo para una fuente de átomo frío. El nuevo dispositivo es adecuado para una amplia gama de tecnologías de átomos fríos.

    "En este proyecto, tomamos un diseño que hicimos con fines de investigación y lo desarrollamos en un dispositivo compacto, ", dijo Foot." Además de las aplicaciones de cronometraje, Los dispositivos compactos de átomos fríos también se pueden utilizar para instrumentos para mapeo de gravedad, navegación y comunicaciones inerciales y para estudiar fenómenos físicos en aplicaciones de investigación como la materia oscura y las ondas gravitacionales ".

    Enfriamiento de átomos con luz

    Aunque pueda parecer contradictorio, La luz láser se puede utilizar para enfriar átomos a temperaturas extremadamente bajas ejerciendo una fuerza que ralentiza los átomos. Este proceso se puede utilizar para crear una fuente de átomos fríos que genera un rayo de átomos enfriados por láser dirigido hacia una región donde se realizan mediciones de precisión para el cronometraje o la detección de ondas gravitacionales. por ejemplo, se llevan a cabo.

    Los investigadores diseñaron una fuente de átomo frío que utiliza cuatro espejos dispuestos como una pirámide y colocados de una manera que les permite deslizarse unos sobre otros como los pétalos de una flor. Esto crea un orificio ajustable en la parte superior de la pirámide a través del cual se expulsan los átomos fríos. Las imágenes muestran una representación. Crédito:Christopher Foot, Universidad de Oxford

    El enfriamiento por láser generalmente requiere una disposición complicada de espejos para iluminar los átomos en el vacío desde todas las direcciones. En el nuevo trabajo los investigadores crearon un diseño completamente diferente que usa solo cuatro espejos. Estos espejos están dispuestos como una pirámide y colocados de una manera que les permite deslizarse unos sobre otros como los pétalos de una flor para crear un agujero en la parte superior de la pirámide a través del cual se expulsan los átomos fríos. El tamaño de este orificio se puede ajustar para optimizar el flujo de átomos fríos para diversas aplicaciones. La disposición piramidal refleja la luz de un solo rayo láser entrante que ingresa a la cámara de vacío a través de una única ventana de visualización. simplificando así enormemente la óptica.

    Los espejos, que se encuentran dentro de la región de vacío de la fuente de átomo frío, fueron creados puliendo metal y aplicando un recubrimiento dieléctrico. "La capacidad de ajuste de este diseño es una característica completamente nueva, "dijo Foot." La creación de una pirámide a partir de cuatro bloques de metal pulido idénticos simplifica el montaje, y se puede utilizar sin el mecanismo de ajuste ".

    Mejores mediciones con más átomos

    Para probar su nuevo diseño de fuente de átomo frío, los investigadores construyeron equipos de laboratorio para caracterizar completamente el flujo de átomos emitidos a través de un agujero en el vértice de la pirámide.

    "Demostramos un flujo excepcionalmente alto de átomos de rubidio, "dijo Foot." La mayoría de los dispositivos de átomos fríos toman medidas que mejoran con la cantidad de átomos utilizados. Por tanto, se pueden utilizar fuentes con un flujo más alto para mejorar la precisión de la medición, aumente la relación señal-ruido o ayude a lograr anchos de banda de medición más grandes ".

    Los investigadores dicen que la nueva fuente es adecuada para aplicaciones comerciales. Debido a que presenta una pequeña cantidad de componentes y pocos pasos de ensamblaje, Ampliar la producción para producir varias copias sería sencillo.


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