Физики из Национального института стандартов и технологии Университета Колорадо создали оптическую наноповерхность, которая использует лазерный луч, чтобы захватывать, удерживать и манипулировать отдельными атомами. В отличие от традиционных оптических пинцетов, устройство может работать в вакууме, в котором находится облако захваченных атомов.
Традиционные оптические пинцеты, за создание которых в 2018 году была вручена Нобелевская премия, представляют собой громоздкие линзы сантиметрового размера и сложные оптические системы. В 2022 году исследователи использовали квадратную стеклянную пластину длиной ~ 4 мм. Ученые нанесли на ее поверхность миллионы столбиков высотой несколько сотен нанометров.
Падающий свет поражает группы наностолбиков, которые превращают плоские волны в серию маленьких волн — вейвлетов, каждая из которых немного рассинхронизирована с соседней. В результате соседние вейвлеты достигают своего пика в пусть и незначительное, но все же разное время. Кроме того, вейвлеты фокусируются в разных местах — в зависимости от угла, под которым входящие плоские световые волны падают на наностолбики. Таким образом вейвлеты комбинируются или «мешают» друг другу, фокусируя всю свою энергию в определенном месте — местоположении атома, который должен быть захвачен.
Во время тестирования ученые использовали метаповерхность, чтобы захватить девять отдельных атомов рубидия — это происходило в течение ~ 10 секунд. Этого уже достаточно для изучения квантово-механических свойств частиц и использования их для хранения квантовой информации. Разработчики заверяют, что масштабированная система смогла бы удерживать сотни отдельных атомов.
