Aunque la tecnología cuántica ha demostrado ser valiosa para el cronometraje de alta precisión, hacer que estas tecnologías sean prácticas para su uso en una variedad de entornos sigue siendo un desafío clave. En un paso importante hacia los dispositivos cuánticos portátiles, los investigadores han desarrollado una nueva tecnología fría compacta y de alto flujo.-fuente átomo con bajo consumo de energía que puede ser un componente clave de muchas tecnologías cuánticas.
"El uso de tecnologías cuánticas basadas en átomos enfriados por láser ya ha llevado al desarrollo de relojes atómicos que se utilizan para el cronometraje a nivel nacional", dijo el líder del equipo de investigación Christopher Foot de la Universidad de Oxford en el Reino Unido "Los relojes precisos hanmuchas aplicaciones en la sincronización de comunicaciones electrónicas y sistemas de navegación como el GPS. Los relojes atómicos compactos que se pueden desplegar más ampliamente, incluso en el espacio, brindan resistencia en las redes de comunicaciones porque los relojes locales pueden mantener un cronometraje preciso incluso si hay una interrupción de la red ".
En la revista The Optical Society OSA Óptica Express , S. Ravenhall, B. Yuen y Foot describen el trabajo realizado en Oxford, Reino Unido para demostrar un diseño completamente nuevo para una fuente de átomos fríos. El nuevo dispositivo es adecuado para una amplia gama de tecnologías de átomos fríos.
"En este proyecto tomamos un diseño que hicimos con fines de investigación y lo desarrollamos en un dispositivo compacto", dijo Foot. Además de las aplicaciones de cronometraje, los dispositivos compactos de átomos fríos también se pueden usar para instrumentos para mapeo de gravedad, inercianavegación y comunicaciones y para estudiar fenómenos físicos en aplicaciones de investigación como la materia oscura y las ondas gravitacionales. "
Enfriamiento de átomos con luz
Aunque puede parecer contradictorio, la luz láser se puede utilizar para enfriar átomos a temperaturas extremadamente bajas ejerciendo una fuerza que ralentiza los átomos. Este proceso se puede utilizar para crear una fuente de átomos fríos que genere un rayo de luz enfriada por láser.átomos dirigidos hacia una región donde se llevan a cabo mediciones de precisión para el cronometraje o la detección de ondas gravitacionales, por ejemplo.
El enfriamiento con láser generalmente requiere una disposición complicada de espejos para iluminar los átomos en el vacío desde todas las direcciones. En el nuevo trabajo, los investigadores crearon un diseño completamente diferente que usa solo cuatro espejos. Estos espejos están dispuestos como una pirámide y colocadosde una manera que les permita deslizarse unos sobre otros como los pétalos de una flor para crear un agujero en la parte superior de la pirámide a través del cual se expulsan los átomos fríos. El tamaño de este agujero se puede ajustar para optimizar el flujo de fríoátomos para diversas aplicaciones. La disposición piramidal refleja la luz de un solo rayo láser entrante que ingresa a la cámara de vacío a través de una única ventana, lo que simplifica enormemente la óptica.
Los espejos, que se encuentran dentro de la región de vacío de la fuente del átomo frío, se crearon puliendo el metal y aplicando un recubrimiento dieléctrico. "La capacidad de ajuste de este diseño es una característica completamente nueva", dijo Foot. "Creación de una pirámidede cuatro bloques de metal pulido idénticos simplifica el montaje, y se puede utilizar sin el mecanismo de ajuste. "
Mejores mediciones con más átomos
Para probar su nuevo diseño de fuente de átomos fríos, los investigadores construyeron equipos de laboratorio para caracterizar completamente el flujo de átomos emitidos a través de un agujero en el vértice de la pirámide.
"Demostramos un flujo excepcionalmente alto de átomos de rubidio", dijo Foot. "La mayoría de los dispositivos de átomos fríos toman medidas que mejoran con la cantidad de átomos utilizados. Por lo tanto, las fuentes con un flujo más alto se pueden utilizar para mejorar la precisión de la medición, aumentar larelación señal-ruido o ayudar a lograr anchos de banda de medición más grandes ".
Los investigadores dicen que la nueva fuente es adecuada para aplicaciones comerciales. Debido a que presenta una pequeña cantidad de componentes y pocos pasos de ensamblaje, aumentar la producción para producir múltiples copias sería sencillo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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