Atom vor dem Spiegel: Lebensdauer steigt deutlich
Atom vor dem Spiegel: Verhalten wichtig für künftige PCs (Grafik: chalmers.se)
Göteborg – Forscher der schwedischen Chalmers University of Technology haben die Lebenszeit eines künstlichen Atoms um das Zehnfache verlängert – und zwar mithilfe eines Spiegels. Das System, das die Wissenschaftler dazu realisieren mussten, ist gut geeignet, die Vakuumfluktuation zu messen und könnte einen Durchbruch im Quantencomputing bedeuten.
Distanz entscheidend
Wenn jemand ein Atom mit Energie anregt, braucht es im Normalfall einige Zeit, bis das Atom wieder die aufgenommene Energie verliert und in seinen Normalzustand zurückkehrt. Diese Zeit wird die Lebenszeit eines Atoms genannt. Die Forscher haben ein künstliches Atom vor einem kurzen Kreislauf, der als Spiegel agierte, platziert. Mit einer Veränderung der Distanz zum Spiegel konnten sie die Lebenszeit des Atoms bis auf das Zehnfache signifikant erhöhen.
Das im Labor entwickelte, künstliche Atom verhält sich wie sein natürliches Pendant. Man kann es wie ein natürliches Atom laden oder anregen und es gibt auch die Ladung in Form von Lichtpartikeln wieder ab. «Wir können die Lebenszeit des Atoms verändern, je nachdem, wie wir die Distanz zum Spiegel bestimmen», so Studienleiter Per Delsing. «Wir können damit die Lebensdauer so ausgedehnen, dass wir nicht einmal in der Lage sind, das Atom zu beobachten. Daher können wir das Atom vor dem Spiegel sogar verstecken», ergänzt er.
Feintuning für neue PCs
Ein Atom stirbt, weil es die kleinen Unterschiede im elektromagnetischen Feld, die aufgrund der Quantentheorie existieren – sogenannte Vakuumfluktuationen – sieht. Wenn das Atom vor dem Spiegel platziert wird, interagiert es mit dem Spiegelbild, welches die Menge an Vakuumfluktuation, der das Atom ausgeliefert ist, ändert. Die spektrale Dichte der Vakuumfluktuation ist ein Parameter für die Lebensdauer eines angeregten Atoms.
Mit dem System ist es sehr gut möglich, die Vakuumfluktuation zu messen, meinen die Wissenschaftler aus Göteborg. Dadurch werden Hoffnungen geschürt, durch Feintuning der Vakuumfluktuation bestimmte Quanteneigenschaften nach Mass einstellen zu können – etwa für die Anwendung im Quantencomputing, wie die schwedischen Forscher abschliessend erklären. (pte/mc/ps)
