Il controllo non distruttivo dei singoli atomi [

Un reticolo ottico è un campo di potenziale ottico periodico (dotato di energia potenziale dipendente dallo spazio) generato dall’interferenza dei raggi laser che si propagano al contrario. La dinamica degli atomi ultrafreddi in reticoli ottici è molto simile a quella dei sistemi a stato solido, tuttavia con maggiore purezza, regolarità e calibrabilità. Ciò rende i reticoli ottici un banco di prova fertile per le previsioni più avvincenti in ingegneria quantistica.

Grazie al support dell’UE del progetto QNDLATTICE (“Quantum control: Manipulating and interfacing selected atoms in optical lattices with light”), gli scienziati hanno cercato di unire lo studio degli atomi ultrafreddi nei lattici ottici con le misurazioni non distruttive (demolizione non quantistica (QND)). Le misurazioni di demolizione non quantistica sfruttano l’interazione della luce con gli stati atomici nei reticoli ottici. Questi consentono di osservare un sistema quantistico senza alterarlo a causa di interferenze con l’apparecchio di misurazione stesso.

L’imaging ottico di un singolo sito reticolare è stato ottenuto appena prima dell’inizio della sovvenzione di reintegro, tuttavia l’approccio ottico è costoso e piuttosto complicato da un punto di vista tecnico. Durante la fase di reintegro, i ricercatori si sono concentrati sul rilevamento della demolizione non quantistica e sulla manipolazione all’interno del reticolo ottico. Oltre a essere più semplice, questa tecnica è più sensibile, perché sfrutta la frequenza che è relativamente facile da controllare.

Data la mancanza di background teorico che unisce i due campi separati, il gruppo QNDLATTICE ha sviluppato il codice di simulazione richiesto. Ciò ha permesso agli scienziati di creare e pubblicare nuove architetture per il calcolo quantistico scalabile, atomtronica e controllo quantistico degli stati a molti corpi utilizzando misurazioni con demolizione non quantistica. Lo sviluppo di un nuovo sistema laser per l’imaging di demolizione non quantistica degli atomi ultrafreddi ha portato alla prima tastatura in assoluto di tali atomi in reticoli ottici mediante l’interazione di Faraday (tra una luce e un campo magnetico).

Sono stati istituiti l’allestimento sperimentale e il background teorico per la manipolazione di demolizione non quantistica in un reticolo ottico. Il raggiungimento dell’obiettivo è previsto entro un semestre del termine del progetto. L’accesso a un allestimento sperimentale poco costoso e relativamente semplice per manipolare lo spin di un singolo atomo aprirà una nuova finestra sul mondo quantistico. Costituirà uno strumento prezioso nelle mani dei migliori e dei più brillanti.