Rekordní past na atomy: Vědci z Max Planck Institutu dosáhli více než dvouhodinové životnosti pastí pro jednotlivé atomy stroncia

Inovace konstrukce kryostatu: plný optický přístup bez složitých kryogenních krytů

Klíčovým konstrukčním prvkem je, že veškerá optika pro zobrazování i pinzety je umístěna mimo skleněnou celu a pracuje při pokojové teplotě na vzduchu. Tím odpadá potřeba speciálních, vakuově a kryogenně kompatibilních objektivů, které by musely snášet teplotní smršťování a podmínky ultravysokého vakua. Skleněná cela sama leží v místnosti teplotní části komory, zatímco pouze chladicí hlava uvnitř vakuového obalu je aktivně chlazena .

To znamená, že systém zachovává plný optický přístup – lze použít standardní komerční objektivy s vysokou numerickou aperturou – za cenu toho, že atomy nejsou chráněny před černým zářením o pokojové teplotě. Autoři poznamenávají, že je to kompatibilní s budoucím mikrovlnným stíněním při pokojové teplotě pro experimenty s Rydbergovými stavy .

Škálovatelnost směrem k polím bez defektů o desítkách tisíc atomů

Článek výslovně uvádí, že delší životnost pasti přímo umožňuje větší uspořádaná pole. Protože doba třídění roste lineárně s počtem atomů a pravděpodobnost udržení pole bez defektů exponenciálně klesá s velikostí, dává vícehodinová životnost vakua dostatek času k sestavení velkých uspořádaných konfigurací. S plným optickým přístupem umožňujícím objektivy s velkým zorným polem a výkonnými lasery pro velkoobjemové optické mřížky autoři projektují realistickou cestu k polům bez defektů o několika desítkách tisíc atomů a potenciálně i více než 100 000 atomech .

2. Humboldt-Universität zu Berlin: Hybridní nanofotonická past využívající povrchové síly

Výzkumníci z Humboldt-Universität zu Berlin (skupina prof. Arna Rauschenbeutela) demonstrovali hybridní nanofotonickou past pro studené atomy cesia v preprintu (arXiv:2509.17767, září 2025) a práci publikovali v Nature Photonics .

Jak to funguje

• Past využívá povrchových sil (Casimir-Polderova interakce plus elektrostatické náboje na povrchu nanovlákna) k přitahování atomů, zatímco jediné modře laděné evanescentní laserové pole poskytuje odpuzování .
• To nahrazuje standardní dvoubarevnou (červená + modrá) dipólovou past, která je obvykle vyžadována pro zachycení atomů na nanovláknech. Minimum pasti se nachází asi 650 nm od povrchu nanovlákna a má hloubku asi 1 μK .

Klíčové demonstrované výkony

• Doba uložení atomů: 140(9) ms – delší než ve standardní dvoubarevné dipólové pasti, přestože je hybridní past výrazně mělčí .
• Ramseyho koherenční doba: 16,8(2) ms – o více než řád delší než u předchozích nanofotonických vlnovodných pastí, protože atomy tráví většinu času v oblastech s nízkým světlem, což snižuje dekoherenci způsobenou rozdílným světelným posunem .

Význam

Práce ukazuje, že povrchové síly, obvykle považované za obtíž, který je třeba minimalizovat, lze využít jako užitečný nástroj pro zachycení. To zjednodušuje optické požadavky (je potřeba méně laserových svazků) a dramaticky zlepšuje koherenci, což je slibné pro kvantové paměti, uzly kvantových sítí a další nanofotonická kvantová zařízení .