Natuurkundigen koelen mengsel van atomen en ionen tot quantumregime

Onderzoek & Wetenschap 5/02/2020 10:48:38

De Universiteit van Amsterdam heeft als eerste ter wereld een ultrakoud mengsel gemaakt, om bijvoorbeeld te gebruiken als bouwstenen voor quantumcomputers en heel nauwkeurige klokken.

Lees hieronder verder   
Verwant

Natuurkundigen koelen mengsel van atomen en ionen tot quantumregime

1 op de 5 Vlaamse bedrijven niet bezig met cybersecurity

ML6 : focus op AI - artikel

1,8 miljoen euro voor Belgische big-datamarktleider in de zorgsector

Trafiek op internetknooppunt BNIX groeide met 31%

Start-up werkt aan wereldwijd persoonlijk data web

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Electrical Safety in Industrial Installations

Pilz Academy - Roeselare

dinsdag 18 februari 2020

Isolatie - Meer dan energiebesparing

Het Ingenieurshuis - Antwerpen

woensdag 19 februari 2020

Nieuw in EPLAN Pro Panel 2.9 & Harness ProD 2.9

EPLAN Webinar

vrijdag 21 februari 2020

Workshop Industrial Security

Kortrijk, Wondelgem, Berchem en Diepenbeek

van 25/02/2020 tot 5/03/2020

Elektrisch voertuig: mobiele batterij of extra belasting net?

UGent Campus Kortrijk

dinsdag 25 februari 2020

Verbreed uw basiskennis over stoom

Spirax Sarco Gent en Westerlo

dinsdag 3 maart 2020

Keuze van de redactie

(12/2) DEME Offshore en Herrenknecht bouwen samen onderzeese boor

(12/2) Winnaars Foreign Investment Trophy 2020 bekend gemaakt

(11/2) Air Products levert technologie voor Amerikaans waterstof tankstation

(10/2) Thor Park Genk wordt eerste Vlaamse regelluwe zone

(6/2) Additive manufacturing tilt robotica naar een hoger niveau

(5/2) DMVH beveiligt Real Time Location System voor ziekenhuizen

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Ultrakoude gassen van ongeladen atomen worden routinematig geprepareerd bij temperaturen lager dan 100 nanokelvin (minder dan een tienmiljoenste graad boven het absolute nulpunt van temperatuur) in laboratoria over de hele wereld.

En ionen zijn met behulp van de laserkoeling-techniek ook af te koelen tot aan een bewegingstoestand met de laagst mogelijke energie. Maar de afgelopen tien jaar is het maken van een quantummengsel van atomen en ionen onbereikbaar gebleven.

Natuurkundige Thomas Feldker en zijn collega’s van de UvA hebben nu een atoom-ionmengsel ontwikkeld bij een temperatuur die zo laag is dat het systeem niet meer met de klassieke natuurwetten is te beschrijven.

In het experiment dompelden de onderzoekers een enkel gevangen ion onder in een wolk van zo’n tienduizend atomen met een temperatuur van een paar microkelvin. Met behulp van technieken die ontwikkeld werden voor gevangen ionen in quantumcomputers konden ze de bewegingsenergie van het ion in de gaten houden terwijl het werd afgekoeld door het bad van atomen.

Maar door de oscillerende elektrische velden die het ion op zijn plaats gevangen houden, kan er juist warmte ontstaan als het ion met een atoom botst. Vanwege dit effect was het tot nu toe niet mogelijk om een mengsel van atomen en ionen in het quantum-temperatuurregime te maken.

In het experiment in Amsterdam is daarom een enkel ytterbium-ion ondergedompeld in een wolk van lithium-atomen. Deze combinatie heeft, van alle atoom- en ionsoorten die goed met lasers te manipuleren zijn, de grootste verhouding tussen de massa’s.

De onderzoekers maten de bewegingsenergie van de atomen en het ion in alle bewegingsrichtingen en concludeerden dat de botsingsenergie tussen de atomen en het ion de zogeheten s-wave-limiet bereikt. In dit regime is de quantumtheorie noodzakelijk om de botsing te kunnen beschrijven.

Als ‘smoking gun’ presenteren de auteurs metingen aan botsingen tussen de atomen en het ion waarin ion en atoom wisselen van ‘spintoestand’, een quantummechanische eigenschap die verband houdt met de rotatie van de deeltjes.

Door hun meetgegevens te fitten met theoretische voorspellingen, ontwikkeld in de groep van dr. Tomza in Warschau, berekenen de auteurs de verstrooiingslengtes – parameters die de quantumverstrooiing volledig bepalen.

De resultaten effenen de weg naar nieuwe mogelijkheden, zoals het onderzoek van kort-bestaande configuraties van atomen en ionen die bekend staan als magneto-moleculaire resonanties. Deze zogeheten Feschbach-resonanties zijn het werkpaard van de quantumsimulatoren die uit alleen atomen bestaan, maar zijn nog nooit waargenomen tussen atomen en ionen, aangezien de benodigde temperaturen buiten bereik waren.

Het nu gemaakte mengsel van atomen en ionen zou daarom als nieuw platform kunnen dienen voor quantumsimulaties van veeldeltjesverschijnselen zoals het natuurkundige gedrag van geladen oneffenheden die wisselwerken met een quantumvloeistof.

Een verdere interessante mogelijkheid is het gebruik van een wolk van koude atomen om een quantumcomputer die gebruik maakt van koude ionen doorlopend te koelen. << (Lydia Heida) (foto: UvA)

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

Organisatoren combi-netwerkevent Prototyping MNE 2020 tevreden

Begin februari bezochten 3.238 professionals uit de ontwerp-, maakindustrie en machinebouw en 217 studenten hoger technologisch onderwijs het combi-netwerkevent Prototyping MNE 2020.

Winnaars Foreign Investment Trophy 2020 bekend gemaakt

Barry Callebaut, Inari, Nike en INEOS vielen in de prijzen tijdens de Foreign Investment Trophy, een organisatie van FIT, voor hun investeringsprojecten in Vlaanderen.

AI brengt circulerende tumorcellen en verborgen informatie in beeld

UTwente kan met kunstmatige intelligentie (AI) nu circulerende tumorcellen, witte bloedlichaampjes en extracellulaire blaasjes in beeld brengen om de behandeling van kanker te verbeteren.

Europees netwerk voor duurzame innovatie in vleesveehouderij

ILVO en Boerenbond bundelen de krachten met andere betrokkenen uit 8 EU-landen om de uitwisseling van ideeën rond verduurzaming van de vleesveehouderij in Europa te versnellen.

Air Products levert technologie voor Amerikaans waterstof tankstation

De busgarage van OCTA in het Amerikaanse Californië werd door Air Products uitgerust met technologie en de apparatuur voor het grootste waterstof tankstation voor autobussen.

Volledig hernieuwbaar energiesysteem geen bedreiging voor welvaart - opinie

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht stellen dat zonne- en windenergie nu zo goedkoop is en zoveel potentieel heeft dat een moderne energie-intensieve samenleving economisch haalbaar is.

Solar Orbiter gaat zonnewind onderzoeken

ESA’s nieuwe ruimtemissie Solar Orbiter is afgelopen zondag gelanceerd om voor het eerst de poolregio’s van de zon te onderzoeken. Dat levert belangrijke informatie op over het ruimteweer.

Investeren in ManuTech start- en scale-ups populair in Antwerpen of Leuven

Uit een studie van Agoria en Sirris blijkt dat Antwerpen binnen Europa op plaats 6 staat voor het aantrekken van investeerders en dat Leuven op plaats 2 staat in totaal geïnvesteerde bedragen.

speedigus service: slijtvaste maatwerk-onderdelen

Om altijd snel de juiste glijlageroplossingen te kunnen leveren en te installeren, heeft igus meer dan 12.000 verschillende iglidur glijlagertypen gemaakt van tribo-polymeren in voorraad. Daarnaast produceert igus maatwerkcomponenten. Dit wordt bepaald door de motion plastics specialist op basis van de benodigde aantallen.

Partners