Recorde de aprisionamento de átomos: físicos do Max Planck conseguem manter átomo único por mais de 2 horas

Inovação no design do criostato: acesso óptico total sem invólucros criogênicos complexos

A principal inovação do design é que todas as ópticas de imagem e pinças são colocadas do lado de fora da célula de vidro, operando à temperatura ambiente e no ar. Isso evita a necessidade de objetivas personalizadas que sejam compatíveis com vácuo e temperaturas criogênicas, que precisam tolerar contração térmica e condições de ultra-alto vácuo. A célula de vidro fica na parte da câmara que está à temperatura ambiente, enquanto apenas a ponta fria, no interior do envelope de vácuo, é ativamente resfriada .

Isso significa que o sistema preserva o acesso óptico total — objetivas comerciais padrão de alta abertura numérica podem ser usadas — ao custo de não proteger os átomos da radiação de corpo negro à temperatura ambiente. Os autores observam que isso é compatível com futuras blindagens de micro-ondas em temperatura ambiente para experimentos com átomos de Rydberg .

Escalabilidade para arrays livres de defeitos com dezenas de milhares de átomos

O artigo afirma explicitamente que um tempo de vida de aprisionamento maior permite diretamente a construção de arrays ordenados maiores. Como o tempo de ordenação escala linearmente com o número de átomos e a probabilidade de manter um array livre de defeitos cai exponencialmente com o tamanho, um tempo de vida de várias horas dá tempo suficiente para montar grandes configurações ordenadas. Com acesso óptico total, permitindo objetivas de grande campo de visão e lasers de alta potência para redes ópticas de grande volume, os autores projetam um caminho realista para arrays livres de defeitos com várias dezenas de milhares de átomos, e potencialmente mais de 100.000 átomos .

2. Universidade Humboldt de Berlim: Armadilha nanofotônica híbrida usando forças de superfície

Pesquisadores da Universidade Humboldt de Berlim (o grupo do Prof. Arno Rauschenbeutel) demonstraram uma armadilha nanofotônica híbrida para átomos frios de césio em um preprint (arXiv:2509.17767, setembro de 2025) e publicaram o trabalho na revista Nature Photonics .

Como funciona

• A armadilha usa forças de superfície (interação Casimir–Polder mais cargas eletrostáticas na superfície da nanofibra) para atrair átomos, enquanto um único campo evanescente de laser com dessintonia azul fornece a repulsão .
• Isso substitui a armadilha dipolar padrão de duas cores (vermelho + azul) normalmente necessária para armadilhas de átomos baseadas em nanofibras. O mínimo da armadilha fica a ~650 nm da superfície da nanofibra e tem uma profundidade de ~1 μK .

Desempenho chave demonstrado

• Tempo de armazenamento atômico: 140(9) ms — mais longo do que na armadilha dipolar padrão de duas cores, apesar da armadilha híbrida ser significativamente mais rasa .
• Tempo de coerência de Ramsey: 16,8(2) ms — mais de uma ordem de grandeza maior do que em armadilhas anteriores baseadas em guias de onda nanofotônicos, porque os átomos passam a maior parte do tempo em regiões de baixa intensidade de luz, reduzindo a decoerência por deslocamento diferencial de luz .

Significado

O trabalho mostra que as forças de superfície, normalmente consideradas um incômodo que deve ser minimizado, podem ser aproveitadas como uma ferramenta útil para o aprisionamento. Isso simplifica os requisitos ópticos (menos feixes de laser necessários) e melhora dramaticamente a coerência, tornando a técnica promissora para memórias quânticas, nós de redes quânticas e outros dispositivos quânticos nanofotônicos .