Récord cuántico en Múnich: átomos de estroncio atrapados durante más de dos horas en una matriz de pinzas ópticas

Innovación en el diseño del criostato: acceso óptico completo sin recintos criogénicos complejos

La idea clave del diseño es que toda la óptica de imagen y de pinzas se coloca fuera de la celda de vidrio, operando a temperatura ambiente en el aire. Esto evita la necesidad de objetivos personalizados compatibles con vacío y condiciones criogénicas que deban tolerar la contracción térmica y las condiciones de UHV. La celda de vidrio en sí misma se encuentra en la parte de la cámara a temperatura ambiente, mientras que solo la punta fría en el interior del recinto de vacío se enfría activamente .

Esto significa que el sistema preserva el acceso óptico completo — se pueden utilizar objetivos comerciales estándar de alta apertura numérica — a costa de no proteger a los átomos de la radiación de cuerpo negro a temperatura ambiente. Los autores señalan que esto es compatible con futuros sistemas de blindaje por microondas a temperatura ambiente para experimentos con estados de Rydberg .

Escalabilidad hacia matrices libres de defectos de decenas de miles de átomos

El artículo establece explícitamente que una vida útil de atrapamiento más larga permite directamente matrices ordenadas más grandes. Debido a que el tiempo de ordenamiento escala linealmente con el número de átomos y la probabilidad de mantener una matriz libre de defectos disminuye exponencialmente con el tamaño, una vida útil de vacío de varias horas proporciona tiempo suficiente para ensamblar configuraciones ordenadas grandes. Con acceso óptico completo que permite objetivos de gran campo de visión y láseres de alta potencia para redes ópticas de gran volumen, los autores proyectan una ruta realista hacia matrices libres de defectos de varias decenas de miles de átomos, y potencialmente más allá de 100.000 átomos .

2. Universidad Humboldt de Berlín: trampa nanofotónica híbrida que utiliza fuerzas superficiales

Investigadores de la Universidad Humboldt de Berlín (el grupo del Prof. Arno Rauschenbeutel) demostraron una trampa nanofotónica híbrida para átomos fríos de cesio en un preprint (arXiv:2509.17767, septiembre de 2025) y publicaron el trabajo en Nature Photonics .

Cómo funciona

• La trampa utiliza fuerzas superficiales (interacción Casimir-Polder más cargas electrostáticas en la superficie de la nanofibra) para atraer átomos, mientras que un campo láser evanescente único con desplazamiento al azul proporciona repulsión .
• Esto reemplaza la trampa dipolar estándar de dos colores (rojo + azul) que normalmente se requiere para el atrapamiento de átomos basado en nanofibras. El mínimo de la trampa se sitúa a unos 650 nm de la superficie de la nanofibra y tiene una profundidad de aproximadamente 1 μK .

Rendimiento clave demostrado

• Tiempo de almacenamiento atómico: 140(9) ms — más largo que en la trampa dipolar de dos colores estándar, a pesar de que la trampa híbrida es significativamente menos profunda .
• Tiempo de coherencia de Ramsey: 16.8(2) ms — más de un orden de magnitud más largo que en trampas de guía de ondas nanofotónicas anteriores, porque los átomos pasan la mayor parte de su tiempo en regiones de baja luz, lo que reduce la decoherencia por desplazamiento diferencial de luz .

Importancia

El trabajo demuestra que las fuerzas superficiales, normalmente consideradas una molestia que debe minimizarse, pueden aprovecharse como una herramienta útil para el atrapamiento. Esto simplifica los requisitos ópticos (se necesitan menos haces de láser) y mejora drásticamente la coherencia, lo que lo hace prometedor para memorias cuánticas, nodos de redes cuánticas y otros dispositivos cuánticos nanofotónicos .