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Atomtrónica

La atomtrónica es un tipo emergente de computación que consiste en circuitos de materia-onda que guían coherentemente la propagación de átomos ultrafríos. [1] [2] Los sistemas suelen incluir componentes análogos a los que se encuentran en los sistemas electrónicos u ópticos , como divisores de haz y transistores . Las aplicaciones van desde estudios de física fundamental hasta el desarrollo de dispositivos prácticos.

Etimología

Atomtronics es un acrónimo de "átomo" y " electrónica ", en referencia a la creación de análogos atómicos de componentes electrónicos, como transistores y diodos , y también de materiales electrónicos como semiconductores . [3] El campo en sí tiene una superposición considerable con la óptica atómica y la simulación cuántica , y no se limita estrictamente al desarrollo de componentes electrónicos. [4] [5]

Metodología

Se requieren tres elementos principales para un circuito atomtrónico. El primero es un condensado de Bose-Einstein , que es necesario por sus propiedades coherentes y superfluidas , aunque también se puede utilizar un gas Fermi ultrafrío para determinadas aplicaciones. El segundo es un potencial de captura personalizado, que puede generarse óptica , magnéticamente o mediante una combinación de ambos. El elemento final es un método para inducir el movimiento de átomos dentro del potencial, que se puede lograr de varias maneras. Por ejemplo, un circuito atomtrónico similar a un transistor se puede realizar mediante una trampa en forma de anillo dividida en dos por dos barreras débiles móviles, con las dos partes separadas del anillo actuando como drenaje y la fuente y las barreras actuando como puerta. A medida que las barreras se mueven, los átomos fluyen desde la fuente al drenaje. [6] Ahora es posible guiar coherentemente ondas de materia a distancias de hasta 40 cm en guías de ondas de materia atomtrónicas en forma de anillo. [7]

Aplicaciones

El campo de la atomtrónica es todavía muy joven. Cualquier plan realizado hasta ahora es una prueba de principio. Las aplicaciones incluyen:

Los obstáculos para el desarrollo de dispositivos sensores prácticos se deben en gran medida a los desafíos técnicos que plantea la creación de condensados ​​de Bose-Einstein. Requieren configuraciones de laboratorio voluminosas que no son fácilmente adecuadas para el transporte. Sin embargo, la creación de instalaciones experimentales portátiles es un área de investigación activa.

Ver también

Referencias

  1. ^ Amico, L.; Boshier, M.; Birkl, G.; Minguzzi, A .; Miniatura, C.; Kwek, LC-C.; Aghamalyan, D.; Ahufinger, V.; Anderson, D.; Andrés, N.; Arnold, AS; panadero, M.; Bell, TA; Suave, T.; Brantut, JP (2021). "Hoja de ruta sobre Atomtronics: estado del arte y perspectiva". AVS Ciencia Cuántica . 3 (3): 039201. arXiv : 2008.04439 . Código Bib : 2021AVSQS...3c9201A. doi : 10.1116/5.0026178. ISSN  2639-0213. S2CID  235417597.
  2. ^ Amigo, Luigi; Anderson, Dana; Boshier, Malcolm; Brantut, Jean-Philippe; Kwek, Leong-Chuan; Minguzzi, Anna ; von Klitzing, Lobo (14 de junio de 2022). "Circuitos atomtrónicos: de la física de muchos cuerpos a las tecnologías cuánticas". arXiv : 2107.08561 [cond-mat.quant-gas].
  3. ^ Marinero, BT; Krämer, M.; Anderson, DZ; Holanda, MJ (20 de febrero de 2007). "Atomtronics: análogos de átomos ultrafríos de dispositivos electrónicos". Revisión física A. Sociedad Estadounidense de Física (APS). 75 (2): 023615. arXiv : cond-mat/0606625 . Código bibliográfico : 2007PhRvA..75b3615S. doi :10.1103/physreva.75.023615. ISSN  1050-2947. S2CID  51313032.
  4. ^ Amigo, Luigi; Osterloh, Andreas; Cataliotti, Francesco (1 de agosto de 2005). "Sistemas cuánticos de muchas partículas en redes ópticas en forma de anillo". Cartas de revisión física . 95 (6): 063201. arXiv : cond-mat/0501648 . Código bibliográfico : 2005PhRvL..95f3201A. doi :10.1103/physrevlett.95.063201. ISSN  0031-9007. PMID  16090948. S2CID  16405096.
  5. ^ Labouvie, Ralf; Santra, Bodhaditya; Heun, Simón; Wimberger, Sandro; Ott, Herwig (27 de julio de 2015). "Conductividad diferencial negativa en un gas cuántico que interactúa". Cartas de revisión física . 115 (5): 050601. arXiv : 1411.5632 . Código Bib : 2015PhRvL.115e0601L. doi : 10.1103/physrevlett.115.050601. ISSN  0031-9007. PMID  26274404. S2CID  5917918.
  6. ^ Jendrzejewski, F.; Eckel, S.; Murray, N.; Lanier, C.; Edwards, M.; Lobb, CJ; Campbell, GK (25 de julio de 2014). "Flujo resistivo en un condensado de Bose-Einstein que interactúa débilmente". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 113 (4): 045305. arXiv : 1402.3335 . Código bibliográfico : 2014PhRvL.113d5305J. doi : 10.1103/physrevlett.113.045305. ISSN  0031-9007. PMID  25105631. S2CID  33303312.
  7. ^ Pandey, Saurabh; Mas, Héctor; Drougakis, Giannis; Thekkeppatt, Premjith; Bolpasi, Vasiliki; Vasilakis, Georgios; Poulios, Konstantinos; von Klitzing, Lobo (2019). "Condensados ​​hipersónicos de Bose-Einstein en anillos de acelerador". Naturaleza . Springer Science y Business Media LLC. 570 (7760): 205–209. arXiv : 1907.08521 . Código Bib :2019Natur.570..205P. doi :10.1038/s41586-019-1273-5. ISSN  0028-0836. PMID  31168098. S2CID  174809749.

enlaces externos