Атомтроника
Атомтроника — это новый тип вычислений, состоящий из цепей материи и волн, которые последовательно управляют распространением ультрахолодных атомов. [1] [2] Системы обычно включают в себя компоненты, аналогичные тем, которые используются в электронных или оптических системах, такие как светоделители и транзисторы . Область применения варьируется от исследований фундаментальной физики до разработки практических устройств.
Этимология [ править ]
Атомтроника — это сочетание слов «атом» и « электроника », относящееся к созданию атомных аналогов электронных компонентов, таких как транзисторы и диоды , а также электронных материалов, таких как полупроводники . [3] Сама эта область во многом пересекается с атомной оптикой и квантовым моделированием и не ограничивается строго разработкой электронных компонентов. [4] [5]
Методология [ править ]
Для атомтронной схемы необходимы три основных элемента. Первый — это конденсат Бозе-Эйнштейна , который необходим для его когерентных и сверхтекучих ультрахолодный ферми-газ свойств, хотя для некоторых приложений также может использоваться . Второй — это индивидуальный потенциал захвата, который можно генерировать оптически , магнитно или с использованием их комбинации. Последний элемент — это метод, вызывающий движение атомов внутри потенциала, которого можно достичь несколькими способами. Например, транзистороподобная атомтронная схема может быть реализована в виде кольцеобразной ловушки, разделенной на две части двумя подвижными слабыми барьерами, при этом две отдельные части кольца действуют как сток и исток, а барьеры действуют как затвор. По мере перемещения барьеров атомы перетекают от источника к стоку. [6] Теперь можно когерентно направлять волны материи на расстояния до 40 см в кольцеобразных атомтронных волноводах материи. [7]
Приложения [ править ]
Область атомтроники еще очень молода. Любые схемы, реализованные на данный момент, являются доказательством принципа действия. Приложения включают в себя:
- гравиметрия
- измерение вращения посредством эффекта Саньяка
- квантовые вычисления
Препятствия на пути разработки практических сенсорных устройств во многом связаны с техническими проблемами создания конденсатов Бозе-Эйнштейна. Они требуют громоздких лабораторных установок, которые нелегко транспортировать. Однако создание портативных экспериментальных установок — активное направление исследований.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Амико, Л.; Бошир, М.; Биркл, Г.; Мингуцци, А. ; Миниатура, К.; Квек, Л.-К.; Агамалян Д.; Ахуфингер, В.; Андерсон, Д.; Андрей, Н.; Арнольд, А.С.; Бейкер, М.; Белл, штат Калифорния; Бланд, Т.; Брантут, Япония (2021). «Дорожная карта по атомтронике: современное состояние и перспективы» . АВС Квантовая наука . 3 (3): 039201. arXiv : 2008.04439 . Бибкод : 2021AVSQS...3c9201A . дои : 10.1116/5.0026178 . ISSN 2639-0213 . S2CID 235417597 .
- ^ Амико, Луиджи; Андерсон, Дана; Бошир, Малькольм; Брантю, Жан-Филипп; Квек, Леонг-Чуан; Мингуцци, Анна ; фон Клитцинг, Вольф (14 июня 2022 г.). «Атомтронные схемы: от физики многих тел к квантовым технологиям». arXiv : 2107.08561 [ cond-mat.quant-gas ].
- ^ Моряк, БТ; Кремер, М.; Андерсон, ДЗ; Холланд, МЮ (20 февраля 2007 г.). «Атомтроника: аналоги электронных устройств на ультрахолодных атомах». Физический обзор А. 75 (2). Американское физическое общество (APS): 023615. arXiv : cond-mat/0606625 . Бибкод : 2007PhRvA..75b3615S . дои : 10.1103/physreva.75.023615 . ISSN 1050-2947 . S2CID 51313032 .
- ^ Амико, Луиджи; Остерло, Андреас; Каталиотти, Франческо (1 августа 2005 г.). «Квантово-многие системы частиц в кольцеобразных оптических решетках». Письма о физических отзывах . 95 (6): 063201. arXiv : cond-mat/0501648 . Бибкод : 2005PhRvL..95f3201A . doi : 10.1103/physrevlett.95.063201 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 16090948 . S2CID 16405096 .
- ^ Лабуви, Ральф; Сантра, Бодхадитья; Хын, Саймон; Вимбергер, Сандро; Отт, Хервиг (27 июля 2015 г.). «Отрицательная дифференциальная проводимость во взаимодействующем квантовом газе». Письма о физических отзывах . 115 (5): 050601. arXiv : 1411.5632 . Бибкод : 2015PhRvL.115e0601L . doi : 10.1103/physrevlett.115.050601 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 26274404 . S2CID 5917918 .
- ^ Енджеевский, Ф.; Экель, С.; Мюррей, Н.; Ланье, К.; Эдвардс, М.; Лобб, CJ; Кэмпбелл, ГК (25 июля 2014 г.). «Резистивный поток в слабовзаимодействующем бозе-эйнштейновском конденсате». Письма о физических отзывах . 113 (4). Американское физическое общество (APS): 045305. arXiv : 1402.3335 . Бибкод : 2014PhRvL.113d5305J . дои : 10.1103/physrevlett.113.045305 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 25105631 . S2CID 33303312 .
- ^ Пандей, Саураб; Мас, Гектор; Другакис, Яннис; Теккеппатт, Премджит; Болпаси, Василики; Василакис, Георгиос; Пулиос, Константинос; фон Клитцинг, Вольф (2019). «Гиперзвуковые конденсаты Бозе – Эйнштейна в кольцах ускорителя». Природа . 570 (7760). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 205–209. arXiv : 1907.08521 . Бибкод : 2019Natur.570..205P . дои : 10.1038/s41586-019-1273-5 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 31168098 . S2CID 174809749 .
Внешние ссылки [ править ]
- Элизабет Гибни (февраль 2014 г.). «Атомные схемы на шаг ближе» . Природа . дои : 10.1038/nature.2014.14709 . S2CID 100778947 . Проверено 7 мая 2015 г.
- Эндрю Дж. Дейли (июль 2015 г.). «На пути к атомному диоду» . Физика . 8 : 72. Бибкод : 2015PhyOJ...8...72D . дои : 10.1103/Физика.8.72 .
