Рекордне утримання атомів у пастці: прорив німецьких фізиків на шляху до масштабованих квантових комп'ютерів

Це означає, що система зберігає повний оптичний доступ — можна використовувати стандартні комерційні об'єктиви з високою чисельною апертурою (NA) — ціною відсутності екранування атомів від теплового випромінювання при кімнатній температурі. Автори зазначають, що це сумісно з майбутнім використанням мікрохвильового екранування при кімнатній температурі для експериментів з Рідберговими станами .

Масштабованість до бездефектних масивів з десятків тисяч атомів

У статті прямо зазначається, що довший час життя в пастці безпосередньо дозволяє створювати більші впорядковані масиви. Оскільки час сортування лінійно масштабується з кількістю атомів, а ймовірність підтримки бездефектного масиву експоненційно падає зі збільшенням розміру, багатогодинний вакуумний час життя дає достатньо часу для збирання великих впорядкованих конфігурацій. Завдяки повному оптичному доступу, що дозволяє використовувати об'єктиви з великим полем зору та потужні лазери для створення великих об'ємних оптичних ґраток, автори прогнозують реалістичний шлях до створення бездефектних масивів з декількох десятків тисяч атомів, а потенційно — понад 100 000 атомів .

2. Університет Гумбольдта в Берліні: гібридна нанофотонна пастка з використанням поверхневих сил

Дослідники з Університету Гумбольдта в Берліні (група проф. Арно Раушенбойтеля) продемонстрували гібридну нанофотонну пастку для холодних атомів цезію в препринті (arXiv:2509.17767, вересень 2025 року) та опублікували роботу в Nature Photonics .

Як це працює

• Пастка використовує поверхневі сили (взаємодія Казимира-Полдера плюс електростатичні заряди на поверхні нановолокна) для притягання атомів, тоді як єдине синьо-зміщене еванесцентне лазерне поле забезпечує відштовхування .
• Це замінює стандартну двоколірну (червону + синю) дипольну пастку, яка зазвичай потрібна для утримання атомів на нановолокні. Мінімум пастки знаходиться на відстані ~650 нм від поверхні нановолокна і має глибину ~1 мкК .

Ключові продемонстровані характеристики

• Час зберігання атомів: 140(9) мс — довше, ніж у стандартній двоколірній дипольній пастці, незважаючи на те, що гібридна пастка значно мілкіша .
• Час когерентності Ремзі: 16,8(2) мс — більш ніж на порядок довше, ніж у попередніх нанофотонних хвилевідних пастках, оскільки атоми проводять більшу частину часу в областях з низькою інтенсивністю світла, що зменшує декогеренцію через диференційний світловий зсув .

Значення

Робота показує, що поверхневі сили, які зазвичай вважаються перешкодою, яку треба мінімізувати, можна використовувати як корисний інструмент для утримання. Це спрощує оптичні вимоги (потрібно менше лазерних променів) і значно покращує когерентність, що робить технологію перспективною для квантових схем пам'яті, квантових мережевих вузлів та інших нанофотонних квантових пристроїв .