Genombrottet: De pratar med atomer

2014-09-12 10:13  
En konstgjord atom (till höger i bilden) skickar ut ljudvågor i form av krusningar på ytan av ett mikrochip. Ljudet fångas upp av en mikrofon, som består av en rad metalliska ”fingrar”. Signalen består av en ström av kvantpartiklar, det svagaste ljud som är fysiskt möjligt. Foto: Philip Krantz, Krantz NanoArt

Det går att använda ljud för att kommunicera med atomer. Det konstaterar Chalmersforskare som är först i världen med bedriften. Resultatet kan leda till extremt snabba datorer.

Att atomer och ljus växelverkar med varandra är väl känt, forskningsområdet heter kvantoptik. Per Delsing, professor i experimentell fysik, och hans kolleger vid Chalmers tillhör världens främsta forskargrupper inom området. Nu rapporterar forskarna om en världsunik bedrift; de har lyckats kommunicera med en konstgjord atom med hjälp av ljud.

- Vi har öppnat en ny dörr till kvantfysikens värld, där vi kan lyssna till och prata med atomer. Vår långsiktiga strävan är att tämja kvantfysiken så att vi kan dra nytta av dess lagar, till exempel i extremt snabba datorer, säger Per Delsing.

Forskarna designar elektriska kretsar som följer kvantlagarna och som de själva kan styra och studera. Dit hör supraledande kretsar i form av en konstgjord atom. Precis som en vanlig atom kan den laddas med energi, men i stället för att avge den som en ljuspartikel avges energin i form av ljud.

- Enligt teorin är ljudet från atomen uppdelat i enskilda kvantpartiklar. En sådan partikel är det svagaste ljud som kan detekteras, säger Martin Gustafsson vid Columbia University och Chalmers.

Den frekvens som används i experimentet är 4.8 gigahertz, nära de mikrovågor som används i trådlösa nätverk. I musikaliska termer svarar den ungefär mot ett D28, alltså 20 oktaver över den högsta tangenten på ett piano.

Vid så hög frekvens blir våglängden så kort att ljudvågen kan ledas längs ytan på ett mikrochip. På chippet har forskarna tillverkat sin konstgjorda atom, som är ungefär 0.01 millimeter stor och gjord av supraledande material.

Forskarnas resultat publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science.

Mer om experimentet

  • Kretsen som forskarna använder tillverkas på galliumarsenid och innehåller två viktiga delar. Den ena delen är en supraledande krets som utgör den konstgjorda atomen. Den andra delen är en komponent som omvandlar mikrovågsljus till mikrovågsljud och tvärtom. (interdigital transducer - IDT). Det ljud som används är ytakustiska vågor, det vill säga ljud som rör sig som krusningar på ytan av ett fast material.
  • Experimenten utförs nära absoluta nollpunkten (20 millikelvin), för att inte energi i form av värme ska störa atomen.
  • Chalmersforskare, som leds av Göran Johansson, publicerade nyligen en redogörelse för hur den akustiska atomen fungerar.

Ulla Karlsson-Ottosson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt