Quantensimulator aus einem Glasblock: Rice-Ionenfalle hält auch schwere Ytterbium-Ionen
Rice-Forschende haben eine Ionenfalle aus einem einzigen Block Quarzglas gebaut, die anders als bisherige Fallen dieser Bauform auch schwere Ionen wie Ytterbium festhält. Erst die dritte Version funktionierte.
Foto: National Institute of Standards and Technology / Wikimedia Commons, Public domain (zugeschnitten und skaliert)
Video: YouTube · Smalley-Curl Institute | Rice University · youtube.com
Physiker der Rice University in Houston haben einen neuen Typ von Ionenfalle für Quantensimulatoren entwickelt: eine sogenannte monolithische, segmentierte 3D-Ionenfalle. Bisherige Fallen dieser Bauart funktionierten laut Rice nur mit leichten Ionen wie Calcium – das neue Gerät hält auch schwerere Ytterbium-Ionen. Die Arbeit um Guido Pagano, Roman Zhuravel und den Doktoranden Abhishek Menon entstand mit Partnern der Duke University und der Firma Translume und erschien im Fachjournal Physical Review Applied (DOI 10.1103/srq8-cgnt). Die Universität stellte sie am 13. Oktober mit einem Video vor.
Die Falle besteht aus einem einzigen Block Quarzglas. Mit Laser und Chemikalien wurden Kanäle für die Ionen und Gräben für die mit Gold beschichteten Elektroden herausgearbeitet; die Gräben sollen Kurzschlüsse und Spannungsdurchschläge im Vakuum verhindern. Der Weg dorthin war mühsam: Die erste Version begann bei hoher Hochfrequenzspannung sichtbar zu glühen, die zweite hatte noch Probleme mit unerwünschten Bewegungen und Erwärmung der Ionen. „Erst mit der dritten Generation hatten wir eine funktionsfähige Falle“, sagt Menon.
Die dritte Version erhielt eine bessere Wärmeableitung und eine Plasmabehandlung der Oberfläche, die die Erwärmung der Ionen verringert. Tests bestätigten, dass sie wie in Computersimulationen vorhergesagt arbeitet. Zhuravel zufolge macht die monolithische Bauweise Ionen-Quantensimulatoren für Hochschullabore leichter zugänglich. Konkrete Leistungswerte nennt die Mitteilung nicht.