Одиночного атома достаточно для создания квантовой электроники, превосходящей по своим характеристикам существующую технику. «Атомная камера», разработанная на основе атома рубидия, позволяет изучать такие мелкие структуры, наблюдать за работой которых при помощи существующих методов микроскопии практически невозможно.

Микроскоп для наномасштабов

В Японии разработали новую методику визуализации, названную «атомной камерой», так как для ее работы необходим одиночный атом, которого достаточно для создания квантового микроскопа с разрешением, значительно превышающим доступный современным оптическим приборам уровень, пишет ТАСС.

Целью проекта группы ученых является создание нового поколения инструментов для производства квантовых компьютеров, систем связи и нанооптики. Внутри таких устройств нужно отслеживать движение света и точно измерять его интенсивность и поляризационные характеристики.

«Создание данного подхода дает ученым новую возможность наблюдать за работой оптических структур наноразмерных масштабов, которые в прошлом было крайне сложно изучать при помощи уже существующих методов микроскопии», — отметили разработчики.

Разрешение, недоступное современным приборам

Ученые использовали охлажденный почти до абсолютного нуля одиночный атом рубидия, щелочного металла. Исследователи удерживали его на месте при помощи оптической ловушки из набора лазерных лучей. Подобные атомы при их размещении внутри или рядом с квантовыми компьютерами или другими наноустройствами не нарушают их работу, что не характерно для уже существующих систем наблюдений.

magnific/freepik Разрешение существующих приборов значительно уступает квантовому микроскопу, созданному на основе одного атома рубидия

Положение такого атома внутри ловушки меняется при взаимодействии с фотонами, исходящими из изучаемого устройства или других наноисточников излучения. Эти изменения можно измерить, что позволяет получать замеры свойств частиц света с почти абсолютной точностью, ограниченной лишь квантовыми флуктуациями в положении атома.

Проведенные опыты показали, что атом рубидия позволяет отслеживать небольшие вариации в интенсивности свечения и поляризации луча лазера с пространственным разрешением в 100 нанометров, что значительно превосходит разрешающую способность оптических микроскопов.

Одноатомная электроника

в 2006 г. CNews писал о том, что исследователи из института нанонаук в техническом университете Дельфта (Нидерланды) научились манипулировать одним-единственным атомом. В их «одноатомном» транзисторе использовался нанопровод из кремния шириной 35 нанометров, ток при этом протекал через единственный примесный атом мышьяка.

В 2017 г. IBM официально объявила о создании самого крохотного в мире магнита на основе одного атома и практическом его применении. Представители компании показали, что два атомарных магнита могут быть использованы для независимой друг от друга записи и чтения данных даже если расстояние между ними не превышает одного нанометра — одной миллионной доли ширины острия булавки. Столь плотное размещение магнитных носителей в перспективе поможет создать магнитные накопители, плотность размещения данных в которых в тысячу раз превышает показатели современных жестких дисков и чипов твердотельной памяти (SSD).

Анна Любавина

Поделиться Подписаться на новости Короткая ссылка