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

UGent neemt eind 2020 supercomputer Hortense 2 in gebruik

Post-quantum cryptografie beschermt geheimen tegen toekomstige hackers

Telewerkers leren samenwerken met virtuele escaperoom

Vintecc: Digital Twin As a Service

Slim bugs checken in software

Automatisatietechnologieën voor alle bedrijfsprocessen gebundeld

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Veilig samenwerken met Cobots

Webinar

donderdag 1 oktober 2020

Houten constructies: ontwikkelingen en rekeninzichten

Live webinar

donderdag 1 oktober 2020

Postgraduaat Corporate Finance

Leuven

van 2/10/2020 tot 6/03/2021

Postgraduaat Mens- en Milieuvriendelijk Bouwen en Wonen

Gent

van 6/10/2020 tot 29/06/2021

METAV Web Sessions: innovation

online

van 6/10/2020 tot 7/10/2020

Modular software performance

B&R Webinar

dinsdag 6 oktober 2020

Keuze van de redactie

(24/9) 8 finalisten strijden nog om Vlaamse PhD Cup 2020

(24/9) Caeleste en FAM winnen Leeuw van de Export 2020

(22/9) 10 actiepunten boosten innovatie- en groeipotentieel biotechsector

(21/9) Agoria Solar Team wint Europese Solar Challenge 2020

(17/9) Eye-Robot wint de Belgische James Dyson Award 2020

(15/9) Noors bedrijf investeert 150 miljoen euro in Haven Oostende

>> 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...

Microplastics hopen zich op in zee

Tegen 2100 kan 69% van het wateroppervlak van de Middellandse Zee en 54% van het oppervlak van de Gele Zee vervuild zijn met microplastics, aldus een studie van onder meer VLIZ en UGent.

Greet Vanderheyden moet duurzaamheid Arcadis uitbouwen

Sinds begin september is Greet Vanderheyden als Senior Consultant Sustainability verantwoordelijk voor de uitbouw van duurzaamheid bij internationaal ontwerp- en consultancybureau Arcadis.

Vintecc: Digital Twin As a Service

Vintecc staat voor ‘smart & connected machines’, mobiele en industriële machines die, dankzij doorgedreven intelligentie, autonomer en/of efficiënter kunnen werken. Industrie 4.0 dus.

Octrooiaanvragen innovatieve batterijtechnologie naar nieuw record

Uitvindingen voor elektriciteitsopslag zijn de laatste dertien jaar jaarlijks met 14% toegenomen, aldus een studie van het Europees Octrooibureau en het Internationaal Energieagentschap.

Caeleste en FAM winnen Leeuw van de Export 2020

Mechels ontwikkelaar van beeldsensoren Caeleste en Kontichse snijmachineproducent FAM winnen de prijs Leeuw van de Export 2020. Deze werd uitgereikt tijdens een online awardshow.

wire and Tube zal zeer waarschijnlijk in december toch doorgaan

Verschillende Europese koepelorganisaties en grote bedrijven hebben zich uitgesproken om wire and Tube coranoproof te laten doorgaan van 7 tot 11 december in Düsseldorf.

Ambitie om van Vlaanderen industriële topregio in Europa te maken

Het Vlaams industrieforum is een samenwerking tussen de Vlaamse regering, essenscia, Agoria, Fedustria en Fevia om dit doel te bereiken.

Act&Sorb ontwikkelt recyclageoplossing voor MDF richting actief kool

Om deze nieuwe technologie, samen met de productie van hernieuwbare energie in de praktijk om te zetten, wordt met Vlaamse steun een nieuwe fabriek met laboratorium gebouwd in Genk.

Yokogawa lanceert nieuwe generatie Mixed Signal Oscilloscope

De DLM5000 is een nieuwe generatie mixed-signal-oscilloscoop met opties voor vier of acht analoge ingangen en werd ontworpen om uiterst aanpasbaar en flexibel te zijn. Met opnieuw ontworpen hardware biedt de DLM5000 belangrijke verbeteringen in zowel prestaties als bruikbaarheid. Het is de opvolger het DLM4000-model. >>

Partners