Используя миниатюрные сегментированные линзы Френеля — та же конструкция, которая использовалась в маяках более века — которые позволяют получать исключительно высококачественные изображения отдельного атома, ученые смогли обнаруживать смещения положения в трех измерениях с нанометровой точностью. .«В нашем атоме отсутствует один электрон, поэтому он очень чувствителен к электрическим полям. Измеряя смещение, мы создали очень чувствительный инструмент для измерения электрических сил». Объяснил доктор Эрик Стрид из Центра квантовой динамики.«100 зептоНьютонов — очень малая сила.
Это примерно то же самое, что сила тяжести между человеком в Брисбене и человеком в Канберре. Ее можно использовать для исследования того, что происходит на поверхности, что поможет миниатюризировать квантовые компьютеры типа ионной ловушки и другие квантовые устройства ".Исследователи из Гриффита первыми начали применять такие линзы в квантовой физике с 2011 года, но это первый раз, когда они были использованы для достижения столь высокого уровня точности при обнаружении сил, действующих на конкретный атом.
Намеренно сдвигая оптику немного не в фокусе, исследователи смогли измерить смещения во всех трех измерениях, причем третье направление определялось тем, смещался ли атом обратно в фокус или дальше не в фокусе.Помимо исследований в области фундаментальной физики магнитных, атомных, квантовых и поверхностных явлений, доктор Стрид также работает в составе Института гликомики Гриффита над адаптацией квантовых технологий такого рода для медицинских и биологических исследований.«В Институте гликомики я также заинтересован в том, чтобы превратить это в инструмент для измерения электрических полей за пределами отдельной изолированной биомолекулы, например, дипольного момента, как новый способ помочь понять, как они себя ведут», — сказал он.
Повышенная точность метода связана именно с использованием одиночного атома в качестве «зонда» при получении этих измерений. Предыдущие методы, подобные этому, использовали множество атомов в качестве датчика электрической силы и были ограничены только одним измерением.
Это исследование было поддержано Австралийским исследовательским советом, производственным предприятием Содружества научных и промышленных исследований (CSIRO) в Пулленвейле, Квинсленд, Университетом Гриффита и стипендиями Австралийской государственной программы обучения исследованиям.