超低温原子が「量子ボルト」の基礎を築く

私たちが電気測定を認識する方法を再定義することを約束するブレークスルーで、 研究者 からの 欧州非線形分光研究所 (LENS) そして 国立光学研究所 (CNR-INO) 彼らはフィレンツェで、最近まで超電導回路の独占的な特権と考えられていたことを達成した。年代記で初めて、いわゆるものが観察されました。 「シャピロ・ステップ」 超低温原子のシステムで、次世代の「量子ボルト」の基礎を築きます。

この研究は権威ある科学誌サイエンスに掲載され、時代への実践的な一歩となる。 「アトムトロニクス」(アトムトロニクス)、 新しいもの テクノロジー 電子を原子に置き換えて、想像を絶する精度の回路を作成することを目指しています。

超伝導体から超低温ガスへ

これまで、電圧の標準（ボルト）はジョセフソン効果によって定義されており、超伝導体、つまり抵抗なしで電気を伝導するが極度の冷却が必要な材料の使用が必要でした。このような接点 (ジョセフソン接点として知られる) がマイクロ波放射にさらされると、その両端の電圧は滑らかに増加せず、具体的には「量子ステップ」で「ジャンプ」します。これがシャピロのステップです。

イタリアチームは彼の指導の下で ジャコモ・ロアティ そして率いるのは ジュリア・デル・パーチェは、超伝導体を使わずにこの現象を再現することに成功しました。代わりに、彼らは 1 つを使用しました ボース・アインシュタイン凝縮: 絶対零度に近い温度まで冷却されたルビジウム原子の雲で、物質を単一の量子実体に変えます。

ジョセフソンの「個人」連絡先

の 実験 それは精密工学の偉業でした。研究者らは、レーザー光線をバリアとして使用して、原子雲を 2 つに分割しました。この障壁は「接触」として機能し、量子トンネル効果によって原子が一方の側からもう一方の側に通過できるようになります。

科学者らが交流を模倣してバリアに周期的な摂動を加えたところ、原子の流れが摂動の周波数と完全に同期していることが観察されました。結果？化学ポテンシャルの差 (電圧に相当する原子) は、量子ステップで安定して上昇し始めました。彼らはニュートラルでシャピロのステップを作成したところだった。

これによりデータが変更されるのはなぜですか?

この発見の重要性は物理研究所を超えて広がります。中性線を使用して電圧パターンを作成できることは、超電導体が競合するのに苦労している次の利点を提供します。

• 量子シミュレーション: が述べたように、 ジュリア・デル・パーチェ過冷却原子の利用は「量子力学をスローモーションで見ているような»。ここでは、超伝導体で瞬時に起こる現象を詳しく研究できます。
• 新しいセンサー: この技術は、地質調査から非 GPS ナビゲーションまであらゆる用途に役立つ高感度の重力センサーと加速度センサーへの道を開きます。
• パーソナルエレクトロニクス: に近づいています 電子の代わりに原子の流れを使用するデバイスの開発。、従来の電子回路が限界に達した場合のソリューションを提供します。

世界の科学界が「第二の量子革命」を活用する方法を模索している中、超電導体なしでも量子化電圧を実現できることを証明することは、将来のパズルの重要なピースとなっている。私たちはもはや理論的な予測について話しているのではなく、「量子ボルト」をこれまで以上に近づける具体的な現実について話しています。