Vědci z oddělení kvantové optiky na Ústavu Maxe Plancka v Mnichově zkoumají obří „superatomy“ rubidia, které za nízké teploty tvoří pravidelné geometrické obrazce.
Peter Schauss a jeho kolegové ochladili několik set atomů rubidia na teplotu blízkou absolutní nule a poté je vložili do tzv. optické mřížky (jakýsi interferenční vzor vytvořený několika laserovými paprsky, s maximy a minimy). Atomy se zde uspořádají do pravidelné struktury, jakoby do důlků (snad něco na způsob potenciálové jámy).
Teď se použije další laserový paprsek, který atomy excituje – výsledkem je tzv. Rydbergův plyn. Jedná se o extrémně excitovaný stav hmoty, kdy valenční elektron (rubidium má v nejsvrchnější slupce1 elektron) obíhá v mnohem větší vzdálenosti než normálně. Velikost atomu se může zvětšit až řádově tisíckrát a dosáhnout průměru stovek nanometrů. Tyto obří atomy jsou pak zajímavé tím, že extrémně citlivě reagují na změny elektrického pole; za související výzkum získal loni Serge Haroche Nobelovu cenu.
Atomy rubidia by se podle vědců mohly za těchto podmínek používat ke zpracování kvantové informace. Mj. i proto, že v tomto stavu mezi nimi probíhají interakce na dlouhé vzdálenosti, kdy změna jednoho atomu přepíná stav toho vedlejšího atd. Stovky atomů Rydbergova plynu se chovají jako jediný superatom. Kvůli odpuzování valenčních elektronů se nicméně slupky navzájem neprostoupí.
Excitace je přirozeně pouze dočasná, nicméně volbou parametrů laserového pulzu lze dobu trvání tohoto stavu zvýšit. Přitom navíc vznikají geometrické struktury, které už jsou kvantově neurčité, tedy jde o superpozici různých orientací (?). Což ze systému údajně činí nadějného kandidáta na kvantový počítač.
Studie byla publikována v Nature.
Zdroj: Phys.org
