Докладчик: Афанасьев Антон Евгеньевич
Тема доклада: “Атомный чип”
Аннотация: В настоящее время на основе атомных систем разрабатываются квантовые сенсоры для детектирования различных типов взаимодействия. Как правило увеличение чувствительности в таких системах происходит за счёт использования интерференционных методов. Развитие атомной интерферометрии на базе холодных и ультрахолодных атомов позволяет достичь квантового предела чувствительности при проведении экспериментов и построении квантовых сенсоров. К наиболее развитым квантовым сенсорам на основе холодных атомов можно отнести сенсоры для измерения инерциальных сил [1]. К таким сенсорам относятся акселерометры, гироскопы, гравиметры и градиометры. Точность современных атомных гравиметров и градиометров уже превосходит точность многих классических аналогов, а их практическое применение демонстрирует высокую степень надёжности.
Создание компактных систем с высоким быстродействием используются атомные чипы [2]. Атомный чип является устройством, объединяющим в себе подходы атомной оптики и концепцию твердотельной электроники. В основе использования атомных чипов лежит возможность локализации и управления атомами вблизи поверхности. Это достигается путём контроля электрических токов, протекающих по микропроводникам, сформированным на поверхности атомного чипа. Такой подход позволяет произвести интегрирование в одном устройстве элементов по охлаждению, локализации, манипулированию и измерению атомных ансамблей при одновременном контроле их внутренних и внешних степеней свободы. Ожидается, что за счёт повышения универсальности и точности изготовления атомных чипов станет возможным, в ближайшей перспективе, использовать их не только для проведения целого ряда новых фундаментальных исследований, но и для развития новых технологий.
Разработка платформы использования атомных чипов для задач квантовой сенсорики ведётся в Институте спектроскопии РАН. Продемонстрирован однослойный атомный чип с большим количеством локализованных атомов [3]. Проведены эксперименты по когерентному контролю локализованных вблизи атомного чипа атомов. Развитие данного направления позволит создать компактные атомные часы и инерциальные сенсоры.
[1] R. Geiger, R., Landragin, A., Merlet, S., & Pereira Dos Santos, F. (2020). High-accuracy inertial measurements with cold-atom sensors. AVS Quantum Science, 2(2).
[2] Keil, M., Amit, O., Zhou, S., Groswasser, D., Japha, Y., & Folman, R. (2016). Fifteen years of cold matter on the atom chip: promise, realizations, and prospects. Journal of modern optics, 63(18), 1840-1885.
[3] Skakunenko, P., Bykova, D., Afanasiev, A., Kalmykov, A., Kirtaev, R., & Balykin, V. (2024). Efficient cold atom source from a single-layer atom chip. Chinese Optics Letters, 22(6), 060201.
