En ny enhet som förlitar sig på flödande moln av ultrakylda atomer lovar potentiella tester av skärningspunkten mellan kvantvärldens konstigheter och bekantskapen i den makroskopiska världen vi upplever varje dag. Atomtronic Superconducting QUantum Interference Device (SQUID) är också potentiellt användbar för ultrakänsliga rotationsmätningar och som en komponent i kvantdatorer.

"I en konventionell SQUID, kvantinterferensen i elektronströmmar kan användas för att göra en av de mest känsliga magnetfältdetektorerna, "sa Changhyun Ryu, en fysiker med Material Physics and Applications Quantum -gruppen vid Los Alamos National Laboratory. "Vi använder neutrala atomer snarare än laddade elektroner. Istället för att svara på magnetfält, atomtronic -versionen av en SQUID är känslig för mekanisk rotation. "

Även om den är liten, bara cirka 10 miljondelar av en meter över, atomtronic SQUID är tusentals gånger större än de molekyler och atomer som vanligtvis styrs av kvantmekanikens lagar. Enhetens relativt stora skala låter den testa teorier om makroskopisk realism, som kan hjälpa till att förklara hur världen vi känner till är förenlig med den kvantliga konstigheten som styr universum på mycket små skalor. På en mer pragmatisk nivå, atomtronic SQUIDs kan erbjuda mycket känsliga rotationssensorer eller utföra beräkningar som en del av kvantdatorer.

Forskarna skapade enheten genom att fånga kalla atomer i ett ark med laserljus. En andra laser som skär arket "målade" mönster som styrde atomerna i två halvcirkler åtskilda av små luckor som kallas Josephson Junctions.

När SQUID roteras och Josephson Junctions flyttas mot varandra, populationerna av atomer i halvcirklerna förändras som ett resultat av kvantmekanisk störning av strömmar genom Josephson Junctions. Genom att räkna atomerna i varje del av halvcirkeln, forskarna kan mycket exakt bestämma hastigheten som systemet roterar.

Som den första prototypen påomtomtronic SQUID, enheten har en lång väg att gå innan den kan leda till nya styrsystem eller insikter i sambandet mellan kvant- och klassiska världar. Forskarna förväntar sig att uppskalning av enheten för att producera atomtronic SQUIDs med större diameter kan öppna dörren för praktiska tillämpningar och nya kvantmekaniska insikter.