อุปกรณ์บนชิปแบบใหม่ที่ทำหน้าที่ไกล่เกลี่ยปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับอะตอมในไอระเหยได้ดีมากได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยในเยอรมนีและสหราชอาณาจักร และเพื่อนร่วมงานเรียกอุปกรณ์ของพวกเขาว่า “กรงแสงแบบรวมควอนตัมออปติคัล” และกล่าวว่าสามารถใช้กับแอปพลิเคชันที่หลากหลายในเทคโนโลยีสารสนเทศควอนตัม โฟโตนิกส์ควอนตัมแบบไฮบริดเป็นพื้นที่การวิจัยที่เติบโตอย่างรวดเร็ว
ซึ่งรวม
ระบบออปติกต่างๆ ไว้ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก ประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจคือการสร้างอุปกรณ์สำหรับควบคุม จัดเก็บ และเรียกคืนสถานะควอนตัมของแสงโดยใช้อะตอมแต่ละตัว โดยปกติจะทำโดยการรวมอุปกรณ์โทนิคบนชิปเข้ากับเซลล์ย่อส่วนที่มีไออุ่นของอะตอมอัลคาไล อย่างไรก็ตาม
แนวทางนี้เผชิญกับความท้าทายเนื่องจากเวลาในการเติมไอระเหยที่ไม่มีประสิทธิภาพ การสูญเสียข้อมูลควอนตัมจำนวนมากใกล้กับพื้นผิวเซลล์ และการทับซ้อนที่จำกัดระหว่างความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ในวงจรออปติกและความยาวคลื่นของการเปลี่ยนผ่านของอะตอม อาร์เรย์ของกระบอกสูบอิเล็กทริกตอนนี้
และเพื่อนร่วมงานได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้ด้วยการสร้างกรงไฟบนชิปที่รวมเข้ากับเซลล์ไออัลคาไล สร้างขึ้นอย่างแม่นยำอย่างยิ่งโดยใช้เครื่องพิมพ์นาโนเลเซอร์ 3 มิติ กรงที่มีลักษณะคล้ายท่อมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 24 ไมครอน และทำจากอาร์เรย์ของกระบอกสูบไดอิเล็กทริก
ซึ่งจัดเรียงเป็นรูปแบบหกเหลี่ยมรอบแกนกลวง แตกต่างจากไฟเบอร์และท่อนำคลื่นระนาบที่ใช้ก่อนหน้านี้ โครงสร้างนำแสงขนาดกะทัดรัดที่จับง่ายนี้สามารถเข้าถึงได้จากด้านข้าง ทำให้อะตอมของอัลคาไลกระจายเข้าสู่แกนกลางได้ภายในไม่กี่นาที นอกจากนี้ การเคลือบกรงด้วยฟิล์มนาโนอลูมินา
นักวิจัยสามารถปรับความยาวคลื่นของแสงที่ส่งผ่านไปยังการเปลี่ยนผ่านของอะตอมอัลคาไลได้อย่างแม่นยำ การเคลือบยังป้องกันไอของสารอัลคาไลที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไม่ให้สร้างความเสียหายต่อกระบอกสูบของกรงโพลิเมอร์ หน้าต่างโปร่งใส ในการทดลองเกี่ยวกับไอระเหยของอะตอมซีเซียม
ทีมงาน
ได้สังเกตการเกิดขึ้นของความโปร่งใสที่เหนี่ยวนำด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (EIT) ภายในกรงแสง นี่คือเอฟเฟกต์เชิงควอนตัมออปติคอลที่มีประโยชน์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อการเปลี่ยนอะตอมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งเกิดจากลำแสงสร้างหน้าต่างที่แสงที่มีความยาวคลื่นแคบสามารถแพร่กระจายได้อย่างอิสระ
ทีมงานมองเห็นเส้นทางที่ชัดเจนในการปรับปรุงอุปกรณ์บนชิปเพิ่มเติม เนื่องจากความเสถียรในระยะยาว การรวมเข้าด้วยกันอย่างง่ายดาย และการผลิตที่หลากหลายผ่านการพิมพ์เลเซอร์นาโน 3 มิติ อุปกรณ์นี้สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่เข้ากันได้กับชิปซิลิกอนอื่นๆ เช่น ท่อนำคลื่นสำหรับการมอดูเลตแสง
และการแปลงความถี่ นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมต่อกับใยแก้วนำแสงได้อีกด้วย ในอนาคตควรใช้ EIT เพื่อสร้างหน้าต่างโปร่งใสที่หลากหลาย สิ่งนี้อาจมีประโยชน์สำหรับการสร้างอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีขนาดกะทัดรัดสูงสำหรับข้อมูลควอนตัมหรือระบบที่ควบคุมเวลาการมาถึงของโฟตอน
“ในแง่ของข้อมูลของเรา” วัตคินส์กล่าว “บริการสร้างแบบจำลอง ทำงานเหมือนโซลูชัน ‘กล่องดำ’ สิ่งที่เราต้องทำคือส่งแบบทางวิศวกรรมของห้องสุญญากาศรูปลักษณ์ใหม่ ระบุระดับสุญญากาศที่เราต้องการบรรลุและช่วงเวลาใด” จากนั้นทีมแอ็พพลิเคชันจะทำส่วนที่เหลือโดยใช้ซอฟต์แวร์ภายในองค์กร
เพื่อสร้างการผสมผสานระหว่างปั๊มสำรอง/เทอร์โบที่เหมาะสมพร้อมโปรไฟล์ต้นทุน สำหรับวัตคินส์ ทุกอย่างเกี่ยวกับการตรวจสอบสถานะ “ข้อมูลเชิงลึกเชิงปริมาณเชิงฟิสิกส์เหล่านี้ให้ความมั่นใจแก่ลูกค้าของเรา” เขากล่าวเสริม “ยืนยันว่าเราสามารถส่งมอบระบบการเชื่อมที่ตรงตามประสิทธิภาพสุญญากาศ
ที่ต้องการในราคาที่เหมาะสม”การวิจัยท้องฟ้าสีฟ้าในขณะเดียวกัน ในบริบทที่หายากขึ้นโดยสิ้นเชิง ความสามารถในการสร้างแบบจำลองกำลังช่วยนักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดสหราชอาณาจักร จัดการกับความท้าทายเกี่ยวกับสุญญากาศที่ซับซ้อนบางอย่างของพวกเขาเอง
นักฟิสิกส์
ที่มีปัญหากำลังทำงานเกี่ยว ซึ่งเป็นความพยายามในการวิจัยระหว่างประเทศเพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งเมื่อเปิดตัวในทศวรรษนี้ จะช่วยให้สามารถสำรวจท้องฟ้าทางดาราศาสตร์ด้วยรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนและด้วยความเร็วที่ไม่มีใครเทียบได้ .
ความต้องการสุญญากาศอยู่ที่ชุดงาน ที่อ็อกซ์ฟอร์ดกำลังจัดการสำหรับการออกแบบโมดูลรับสัญญาณหลายความถี่ ซึ่งในที่สุดจะถูกนำไปใช้งานตามขนาดทั่วเครือข่ายของ SKA ซึ่งมีเสาอากาศวิทยุ 133 เสาในภาคใต้ ทะเลทราย ของแอฟริกา (อาร์เรย์ที่จะขยายเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 150 กม.
โดยมีพื้นที่รวบรวมทั้งหมด 32,600 ม. 2 ) ในเครือข่ายควอนตัม การใช้งานที่เป็นไปได้ของอุปกรณ์ที่มีความสามารถเหล่านี้ ได้แก่ สวิตช์ออปติคอล หน่วยความจำควอนตัม และเครื่องทวนสัญญาณควอนตัม ผ่านไอทึบแสง นอกจากนี้ยังสามารถใช้ EIT เพื่อ “จัดเก็บ” สัญญาณไฟภายในไอของอะตอม
ผ่านชุดการคำนวณแบบปั๊มลงเพื่อยืนยันความเหมาะสมของปั๊มเทอร์โบ (ที่ยึดกับด้านข้างของฮับสุญญากาศกลาง) เพื่อรับแรงดัน ลงต่ำกว่า 1×10 -4 mbar ก่อนและระหว่างคูลดาวน์ “ปั๊มสโครลจะให้แรงดันเริ่มต้นในพื้นที่ 3×10 -2มิลลิบาร์” “นั่นไม่ต่ำพอที่จะเริ่มระบายความร้อนได้โดยไม่เสี่ยง
ความละเอียดสูงนี้สำหรับการตรวจสอบพื้นผิวและการกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุ ไม่ว่าจะเป็นการวัดเสริมหรือทดแทนสำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ ของเครื่องตามรูปภาพ ขับเคลื่อนประสิทธิภาพและมาตรฐานทั่วทั้งเครือข่ายการรักษาด้วยรังสี การทำให้เวิร์กโฟลว์ ของเครื่องเป็นอัตโนมัติยังช่วยประหยัดเวลาและลดความยุ่งยากสำหรับการตรวจสอบและการปฏิบัติตาม รายวัน รายเดือน และรายปี
