Natuurkundigen koelen mengsel van atomen en ionen tot quantumregime

Onderzoek & Wetenschap 5/02/2020 10:48:38

De Universiteit van Amsterdam heeft als eerste ter wereld een ultrakoud mengsel gemaakt, om bijvoorbeeld te gebruiken als bouwstenen voor quantumcomputers en heel nauwkeurige klokken.

Lees hieronder verder   
Verwant

2,5 miljoen euro steun voor internationale groei ultrabreedband pionier

Digitaal transformeren met Eplan

Supercomputer LUMI midden 2021 operationeel

Snel en nauwkeurig meten voor alle taken

Rampenbestrijding eenvoudiger met 3D-kaarten van complexe gebouwen

Snellere R&D dankzij nieuwe Biostrand-software

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Artificial Intelligence

IMF Academy Haarlem (NL)

van 4/11/2020 tot 19/11/2020

Internet of Things (IoT)

IMF Academy (centraal Nederland)

van 9/11/2020 tot 11/11/2020

Praktische inleiding tot Fire Safety Engineering

Het ingenieurshuis - Antwerpen

van 9/11/2020 tot 23/03/2021

Bouwmanager - module People Management

Antwerpen

van 10/11/2020 tot 8/12/2020

Business Process Management - klassikaal

IMF Academy Utrecht(NL)

van 11/11/2020 tot 19/11/2020

Logistiek Manager als Logistiek Auditor

IMF Academy (centraal Nederland)

van 13/11/2020 tot 27/11/2020

Keuze van de redactie

(30/10) IJzerpoeder als nieuwe CO2-vrije en circulaire industriële brandstof

(28/10) Winnaars Blue Innovation Awards 2020 bekend gemaakt

(27/10) Vlaanderen investeert 2 miljoen euro in snelle covid-test

(26/10) Slimme verpakkingen voor slimme toepassingen - artikel

(22/10) Ontwikkeling goedkope, printbare sensoren in stroomversnelling

(21/10) Miljoenenproject North-C-Methanol in North Sea Port opgestart

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Ultrakoude gassen van ongeladen atomen worden routinematig geprepareerd bij temperaturen lager dan 100 nanokelvin (minder dan een tienmiljoenste graad boven het absolute nulpunt van temperatuur) in laboratoria over de hele wereld.

En ionen zijn met behulp van de laserkoeling-techniek ook af te koelen tot aan een bewegingstoestand met de laagst mogelijke energie. Maar de afgelopen tien jaar is het maken van een quantummengsel van atomen en ionen onbereikbaar gebleven.

Natuurkundige Thomas Feldker en zijn collega’s van de UvA hebben nu een atoom-ionmengsel ontwikkeld bij een temperatuur die zo laag is dat het systeem niet meer met de klassieke natuurwetten is te beschrijven.

In het experiment dompelden de onderzoekers een enkel gevangen ion onder in een wolk van zo’n tienduizend atomen met een temperatuur van een paar microkelvin. Met behulp van technieken die ontwikkeld werden voor gevangen ionen in quantumcomputers konden ze de bewegingsenergie van het ion in de gaten houden terwijl het werd afgekoeld door het bad van atomen.

Maar door de oscillerende elektrische velden die het ion op zijn plaats gevangen houden, kan er juist warmte ontstaan als het ion met een atoom botst. Vanwege dit effect was het tot nu toe niet mogelijk om een mengsel van atomen en ionen in het quantum-temperatuurregime te maken.

In het experiment in Amsterdam is daarom een enkel ytterbium-ion ondergedompeld in een wolk van lithium-atomen. Deze combinatie heeft, van alle atoom- en ionsoorten die goed met lasers te manipuleren zijn, de grootste verhouding tussen de massa’s.

De onderzoekers maten de bewegingsenergie van de atomen en het ion in alle bewegingsrichtingen en concludeerden dat de botsingsenergie tussen de atomen en het ion de zogeheten s-wave-limiet bereikt. In dit regime is de quantumtheorie noodzakelijk om de botsing te kunnen beschrijven.

Als ‘smoking gun’ presenteren de auteurs metingen aan botsingen tussen de atomen en het ion waarin ion en atoom wisselen van ‘spintoestand’, een quantummechanische eigenschap die verband houdt met de rotatie van de deeltjes.

Door hun meetgegevens te fitten met theoretische voorspellingen, ontwikkeld in de groep van dr. Tomza in Warschau, berekenen de auteurs de verstrooiingslengtes – parameters die de quantumverstrooiing volledig bepalen.

De resultaten effenen de weg naar nieuwe mogelijkheden, zoals het onderzoek van kort-bestaande configuraties van atomen en ionen die bekend staan als magneto-moleculaire resonanties. Deze zogeheten Feschbach-resonanties zijn het werkpaard van de quantumsimulatoren die uit alleen atomen bestaan, maar zijn nog nooit waargenomen tussen atomen en ionen, aangezien de benodigde temperaturen buiten bereik waren.

Het nu gemaakte mengsel van atomen en ionen zou daarom als nieuw platform kunnen dienen voor quantumsimulaties van veeldeltjesverschijnselen zoals het natuurkundige gedrag van geladen oneffenheden die wisselwerken met een quantumvloeistof.

Een verdere interessante mogelijkheid is het gebruik van een wolk van koude atomen om een quantumcomputer die gebruik maakt van koude ionen doorlopend te koelen. << (Lydia Heida) (foto: UvA)

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

Agoria: “Via snelle relance 12.000 verloren technische jobs terugwinnen’

Uit een halfjaarlijkse conjunctuu­ranalyse blijkt dat er een forse toename van de werk­zaam­heids­graad in de technologie­sector was, maar dat de sector tegen 2022 12.000 minder mensen zal tellen.

Supercomputer LUMI midden 2021 operationeel

LUMI komt in het datacenter te staan van CSC in Kajaani, Finland. België is, na Finland, de belangrijkste partner, en verkrijgt zo een dubbele rekencapaciteit voor de komende 5 jaar.

Computer leert hoe rare deeltjesfysica eruit ziet

Zelflerende computers worden een belangrijk hulpmiddel in de speurtocht naar onbekende deeltjes en deeltjesprocessen, aldus het Nikhef en de Radboud Universiteit.

Subsidies voor efficiënt stoomgebruik - artikel

Wie energiebesparende maatregelen neemt, kan subsidies ontvangen. Zo ook wie de stoominstallatie efficiënter maakt, het stoomverbruik vermindert of stoom vervangt door warm water, ...

Familiebedrijf Remmert viert 75-jarig jubileum

Vlak na het einde van de Tweede Wereldoorlog richtte Friedrich Heinrich Remmert in 1945 zijn metaal­bewerkings­bedrijf op in het Duitse Löhne. De start van een succesverhaal zo blijkt.

Vlaanderen investeert 2 miljoen euro in snelle covid-test

Imec ontwikkelt samen met UZ Leuven een baanbrekende SARS-CoV-2 test, waarbij in tegenstelling tot de huidige testmethoden, gebruik gemaakt zal worden van uitgeademde lucht.

Slimme verpakkingen voor slimme toepassingen - artikel

In de jaren negentig ontdekte de verpakkingsindustrie het Ei van Columbus. Sensoren openden de deur naar ‘slimme’ oplossingen. Anno 2020 blijven we toch enigszins op onze honger zitten.

Ondanks coronacrisis blijft farma- en chemiesector aanwerven

Met minstens 3.200 aanwervingen dit jaar en zo’n 1.000 openstaande vacatures blijft de farma- en chemiesector zelfs in tijden van corona toch heel wat joboppartuniteiten bieden.

WEG breidt W60-motorlijn uit

Motorfabrikant WEG heeft zijn assortiment W60-motoren uitgebreid. De driefasige inductiemotoren zijn de meest compacte modulaire motoren op de markt en zijn nu beschikbaar in bouwgrootten 335H/G en 400G/F. De nieuwe afmetingen zijn ideaal voor toepassingen als compressoren, pompen en ventilatoren en zijn ontwikkeld voor de IEC-markt.

Partners