Проблемы с кофе помогли российским физикам улучшить ионные ловушки

МОСКВА, 25 апр – РИА Новости. Проблемы с работой кофейной машины помогли ученым из Университета ИТМО выяснить, как можно заметно улучшить качество работы ионных ловушек, необходимых для работы квантовых компьютеров. Их теория была опубликована в Journal of Physics B.

«

"Наше исследование, которое вылилось в новую методику, началось с кофе. Я его очень люблю и часто пользуюсь кофемашиной на работе. Но моя кружка при этом все время съезжает с поддона. Причем каждый раз в разные стороны, следовательно, это происходит не из-за общего наклона машины", — рассказывает Семён Рудый, физик из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.

Ионные ловушки представляют собой особые приборы, удерживающие одиночные ионы на месте при помощи электрических или магнитных полей. Они заставляют их курсировать внутри ловушки по волнистой линии, закрученной в круг. Положение любой частицы в этом круге и на этой линии можно легко просчитать математическим путем, что заметно облегчает замеры ее свойств и манипуляции ими.

Разные типы ловушек отличаются частотой и конфигурацией поля внутри них. Для охлаждения незаряженных частиц часто применяют более удобные оптические ловушки. С другой стороны радиочастотные ловушки позволяют охлаждать заряженные частицы до более низких температур, несмотря на некоторые сложности с их работой.

Как передает пресс-служба Университета ИТМО, российские физики уже достаточно долгое время пытаются сделать их более эффективными и удобными в работе. Для этого необходимо как можно более точно описать то, как ведут себя электромагнитные поля внутри подобных устройств, способных удерживать частицы не в одной, а сразу в нескольких точках пространства.

«

"Я изучил литературу по вибромеханике и пришел к выводу, что кружка двигалась из-за так называемого нелинейного трения. Затем я понял, что данное явление можно найти в радиочастотных ловушках, которые мы исследуем. Мы применили методику полного разделения движения из вибромеханики и внезапно обнаружили, что она позволяет анализировать ранее необъясненное нарушение симметрии в ловушках!", — продолжает Рудый.

Ранее созданные модели подходили только для простых ловушек, так как не могли объяснить нарушение симметрии поля, возникающее в нелинейной ловушке. Новая модель более универсальна: она объясняет нарушение симметрии и подходит для описания как простых, так и сложных ловушек.

В частности, ученые выяснили, что число и положение "точек стабильности" внутри этих ловушек можно вычислить по очень простой формуле, что упрощает создание подобных устройств на практике, а также определение положения частиц внутри них.

Эффективность ее работы физики проверили на данных из различных экспериментов, полученных в ходе других исследований. Как оказалось, многие странные аномалии, зафиксированные в ходе этих наблюдений, полностью объяснялись новой моделью.

"Эта работа теоретическая, но она тесно связана с практикой. Наша лаборатория занимается проектированием и созданием радиочастотных ловушек. В дальнейшем мы используем их в экспериментах по локализации различных микрочастиц", – заключает Татьяна Вовк, коллега Рудого по университету.