Чип с метаповерхностью работает как магнито-оптическая система
При создании атомных часов или для измерений нарушения CP-инвариантности ученые пользуются методами МОТ, или магнито-оптическими ловушками. Это определенные устройства, которые также используются для изготовления квантовых сенсоров. Они напоминают огромные и сложные установки из катушек и зеркал, своего рода испытательные машины, работающие не только с заряженными частицами. В них, как правило, происходит лазерное охлаждение и захват групп атомов некоторых веществ. Магнито-оптические ловушки используют для эффективного захватывания нейтральных, или холодных атомов. Так получаются охлаждающие системы на основе энергии фотонов.
Как известно, при столкновении фотонов с атомами проходит гораздо меньше времени, чем длится атомный переход. Поэтому частота лазерных пучков корректируется и «отстраивается» от резонанса поглощения атома, чтобы получился эффект охлаждения. Но магнито-оптические ловушки, по сути, слишком сложные по устройству и громоздкие конструкции, чтобы их можно было применять беспрепятственно во всех экспериментах. Поэтому ученые собрали альтернативную установку, работающую ничуть не хуже МОТ.
Речь идет о чипе с метаповерхностью, который способен разделить лазерный луч на пять пучков. Шестой луч можно получить с помощью зеркала — он будет представлять собой отражение проходящего пучка. Все пучки фиксируют атомы, проходящие через чип по трем осям. Чтобы конструкция не была громоздкой, вместо оптических элементов, которые в ловушках находятся в обильном количестве, используется один компактный чип, настроенный сразу под все пучки лазера. Такая конструкция облегчает захват атомов и позволяет получать круговую поляризацию пучков. Сам чип представляет собой поверхность из стекла с нанесенными на нее наночешуйками, расположенными периодично и изготовленными из аморфного кремния. Наночешуйки особым образом расположены друг относительно друга и позволяют задавать вручную направление выходящих пучков.
Первые эксперименты проводились на атомах рубидия-87. Чип с метаповерхностью смог захватить 10 млн атомов, но это не предел. Используя пучки большего диаметра, можно увеличить количество попадаемых в ловушку атомов. Таким образом, варьируя размерами чипа с метаповерхностью, можно управлять и диаметром пучка.
