Все новости

В России создали чип с ловушкой для атомов рубидия

Разработка поможет создать более совершенные атомные часы для спутников

МОСКВА, 19 декабря. /ТАСС/. Ученые разработали первый российский чип, в который встроена специализированная ловушка для холодных атомов рубидия. Это устройство поможет создать более совершенные атомные часы для спутников, а также другие научные приборы, для работы которых нужна высокая точность проведения замеров, сообщила в понедельник пресс-служба НИУ ВШЭ.

"Холодные атомы используют в сферах, где требуется высокая точность, например, в GPS-навигации. Сейчас мы занимаемся разработкой атомных часов для космических зондов. Принцип их работы основан на том, что генератор часов должен постоянно поддерживать эталонную частоту, а значение этой частоты связано с изменением состояния атомов рубидия под воздействием микроволнового излучения", - заявил доцент НИУ ВШЭ (Москва) Антон Афанасьев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Атомные чипы - устройства, которые способны захватывать и управлять движением одиночных атомов. Они широко используются при создании атомных часов, систем измерения времени, которые отслеживают его ход при помощи наблюдений за колебаниями атомов рубидия, цезия, иттербия и некоторых других химических элементов.

Как отмечает Афанасьев, первый российский атомный чип состоит из кремниевой пластинки, окруженной проводами. Когда через эти провода протекает электричество, они порождают магнитные поля, активно взаимодействующие друг с другом. В результате этого в определенной точке чипа возникает зона с минимальной силой магнитного поля, где атомам энергетически выгодно находиться, что удерживает их в данной области пространства и упрощает манипуляции с ними.

Чип-ловушка для холодных атомов

По словам исследователей, особенность устройства заключается в способности работать неограниченно долго в том случае, если сам чип и заточенные в нем атомы постоянно охлаждаются при помощи лазеров. Для повышения надежности работы чипа ученые подобрали такую толщину проводов из серебра и золота, которая позволяет им пропускать через себя ток с достаточно высоким напряжением.

Первые проверки прототипа показали, что устройство способно очень долго удерживать около 30 тыс. атомов рубидия-85, охлажденных до температуры в 200 микрокельвинов (минус 273,1 градуса Цельсия). Это позволяет использовать его для разработки атомных часов, способных измерять время с рекордно высокой точностью при работе в космосе, а также для других научных целей.

В частности, ученые предполагают, что созданные ими чипы можно использовать для создания высокочувствительных детекторов гравитационных волн, а также космических сенсоров темной материи и энергии. Исследователи ожидают, что первые приборы такого рода будут разработаны российскими исследователями в следующем десятилетии.

"Мы планируем разместить в спутниках компактные системы на базе атомного чипа. Атомы будут использоваться для детектирования прохождения гравитационных волн через систему спутника. Также по картине интерференции можно будет исследовать другие космические явления: темную материю и энергию. Мы планируем реализовать этот проект в середине 2030-х годов", - подытожил Афанасьев.