EO

Interferometer op een atoomchip kan kwantumzwaartekracht aantonen

16 juni 2021 om 12:22 uur

De figuur laat zien hoe atomen met tegengestelde spins met behulp van magneten worden gescheiden in twee stromen, en vervolgens weer bij elkaar worden gebracht zodat een interferentiepatroon ontstaat. Wanneer een extern kwantumproces invloed uitoefent op de stromen is dat zichtbaar in het interferentiepatroon. Beeld: Margalit et al, Science Advances

Natuurkundigen in Israël hebben een kwantum interferometer gemaakt op een atoomchip. Hiermee is het mogelijk de fundamenten van de kwantumtheorie te bestuderen, via het interferentiepatroon tussen twee stromen van atomen. RUG-natuurkundige Anupam Mazumdar beschrijft hoe dit systeem is aan te passen voor gebruik met grotere deeltjes dan atomen. Dit zou nieuwe toepassingen mogelijk maken.


Een artikel met de beschrijving van de chip en de theoretische suggesties van Mazumdar is gepubliceerd in Science Advances.

 

Wat de wetenschappers van de Ben-Gurion Universiteit in de Negev hebben gemaakt is een Stern Gerlach interferometer, die honderd jaar geleden is beschreven door de Duitse natuurkundigen Otto Stern en Walter Gerlach. Die bedachten een interferometer waarin een stroom atomen wordt blootgesteld aan een magnetische gradiënt, maar hun ontwerp was nooit eerder volledig gerealiseerd. "Dit soort experimenten is wel gedaan met fotonen, maar nooit met atomen," aldus Mazumdar.

 

Diamanten

De wetenschappers uit Israël maakten de interferometer op een atoomchip, een systeem waarin het mogelijk is atomen op te sluiten en te manipuleren. Een straal rubidium atomen zweeft op een magneetveld boven de chip. Met behulp van een magnetische gradiënt is de straal gesplitst op basis van de spinwaarde van individuele atomen. De spin is een magnetisch moment dat twee waarden kan hebben: op of neer. De spin-op en spin-neer atomen worden via de magnetische gradiënt gescheiden. Vervolgens worden de twee afzonderlijke stromen weer bij elkaar gebracht. Als ze recombineren ontstaat er een interferentiepatroon. Omdat spin een kwantumfenomeen is, zijn de tegengestelde spinstromen boven de chip verstrengeld. Dat maakt de interferometer gevoelig voor andere kwantumeffecten.

 

Mazumdar leverde theoretische ideeën aan voor het artikel. Samen met enkele collega's heeft hij eerder een experiment bedacht waarmee hij kan bepalen of zwaartekracht een kwantumfenomeen is, door verstrengelde macroscopische objecten te gebruiken, kleine diamantjes die in een kwantum-superpositie zijn te brengen. "Het moet mogelijk zijn om op deze interferometer die diamantjes te gebruiken in plaats van de rubidium atomen", aldus Mazumdar. Maar dat is nog een hele klus, aangezien de chip dan niet, zoals nu, bij kamertemperatuur kan werken, maar moet worden gekoeld tot 1 Kelvin.

 

Vrije val

Wanneer dit lukt is het mogelijk om twee van deze chips samen in vrije val te brengen, wat de externe zwaartekracht neutraliseert. Als er interactie is tussen de twee chips kan die alleen verlopen via de onderlinge zwaartekracht. Mazumdar en zijn collega's willen onderzoeken of er kwantum verstrengeling optreedt tussen de twee chips in vrije val: dit zou betekenen dat de zwaartekracht tussen de diamantjes inderdaad een kwantumfenomeen is. Een andere toepassing is het detecteren van zwaartekrachtgolven. Die vervormen de ruimtetijd, wat zichtbaar moet zijn in het interferentiepatroon.

 

Gerelateerd nieuws

EPFL heeft nu ook een Hyperloop-testbaan

EPFL opent eerste Europese Hyperloop-testbaan

Ingenieurs van EPFL hebben, in samenwerking met spin-off Swisspod, een Hyperloop-testbaan gebouwd op de campus van Lausanne. Ze zullen de grote vacuümbuis gebruiken voor ultrasnel reizen om een ​​lineaire…

HBK monitort 3D-geprinte metalen voetgangersbrug in Amsterdam

3D-geprinte metalen voetgangersbrug in Amsterdam: van top tot teen gemonitord

Hottinger Brüel & Kjær (HBK) heeft rekstroken en data-acquisitie-apparatuur geleverd voor de monitoring van de metalen 3D-geprinte voetgangersbrug, die onlangs over de Oudezijds Achterburgwal in Amsterdam is…

Samenwerking moet Zuid-Holland wereldwijde leverancier maken van kwantumapparatuur

Samenwerking moet Zuid-Holland wereldwijde leverancier maken van kwantumapparatuur

In Zuid-Holland werken 6 private partijen samen om een kwantumcomputer met high-quality apparatuur werkend te krijgen: het zogenaamde ImpaQT-project. Als dat slaagt, geeft dat deze regio wereldwijd een unieke positie als…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

17 augustus 2021

Future of CAD and PDM

Dit webinar zal ingaan op de toekomst van CAD en PDM met behulp van Onshape.

8 september 2021

Webinar Open OT-architecturen

De vierde industriële revolutie verwacht dat computerapplicaties van productiebedrijven zich kunnen...

8 september 2021, Brussel

Machineering

Maak- en engineeringtechnologie in levende lijve en met fysieke interactie ontdekken.

Meer agendapunten »