Een natuurkundige heeft de vijfde staat van materie gecreëerd door vanuit huis te werken met behulp van kwantumtechnologie.

Dr. Amruta Gadge van het Quantum Systems and Devices Laboratory heeft met succes een Bose-Einstein-condensaat (BEC) gecreëerd in de faciliteiten van de Universiteit van Sussex, ondanks het feit dat ze op afstand werkte vanuit haar woonkamer op drie kilometer afstand.

Er wordt aangenomen dat het de eerste keer is dat BEC op afstand is gemaakt in een laboratorium dat er eerder geen had.

Het onderzoeksteam is van mening dat de prestatie een blauwdruk kan bieden voor het werken met kwantumtechnologie in ontoegankelijke omgevingen zoals de ruimte.

Peter Kruger, Hoogleraar Experimentele Fysica aan de Universiteit van Sussex, zei:"We denken dat dit misschien de eerste keer is dat iemand een BEC op afstand heeft opgezet in een laboratorium dat er nog geen had. We zijn allemaal enorm enthousiast dat we onze experimenten op afstand kunnen blijven uitvoeren tijdens de lockdown, en eventuele toekomstige lockdowns.

"Maar er zijn ook bredere implicaties buiten ons team. Het verbeteren van de mogelijkheden van laboratoriumbesturing op afstand is relevant voor onderzoekstoepassingen die gericht zijn op het bedienen van kwantumtechnologie in ontoegankelijke omgevingen zoals ruimte, ondergronds, in een onderzeeër, of in extreme klimaten."

Een BEC bestaat uit een wolk van honderdduizenden rubidium-atomen die zijn afgekoeld tot nanokelvin-temperaturen die meer dan een miljard keer kouder zijn dan bevriezing.

Op dit punt krijgen de atomen een andere eigenschap en gedragen ze zich samen als een enkel kwantumobject. Dit kwantumobject heeft speciale eigenschappen die zeer lage magnetische velden kunnen waarnemen.

Professor Krüger zei:"We gebruiken meerdere zorgvuldig getimede stappen van laser- en radiogolfkoeling om rubidiumgassen bij deze ultralage temperaturen te bereiden. Dit vereist nauwkeurige computerbesturing van laserlicht, magneten en elektrische stromen in microchips op basis van waakzame monitoring van de omgevingsomstandigheden in het laboratorium, terwijl niemand persoonlijk aanwezig kan zijn."

De Quantum Systems and Devices Group heeft de afgelopen negen maanden gewerkt aan het hebben van een tweede laboratorium met een BEC dat constant draait als onderdeel van een breder project voor de ontwikkeling van een nieuw type magnetische microscopie en andere kwantumsensoren.

Het onderzoeksteam gebruikt atomaire gassen als magnetische sensoren in de buurt van verschillende objecten, waaronder nieuwe geavanceerde materialen, ionkanalen in cellen, en het menselijk brein.

Opgesloten koude kwantumgassen worden gecontroleerd om uiterst nauwkeurige en nauwkeurige sensoren te creëren die ideaal zijn voor het detecteren en bestuderen van nieuwe materialen, geometrieën en apparaten.

Het onderzoeksteam ontwikkelt hun sensoren die op veel gebieden kunnen worden toegepast, waaronder accu's van elektrische voertuigen, aanraakschermen, zonnecellen en medische ontwikkelingen zoals beeldvorming van de hersenen.

Net op tijd voor de lockdown, onderzoekers hebben een 2D magnetische optische val opgezet en zijn slechts een paar keer teruggekomen om essentieel onderhoud uit te voeren.

Dr. Gadge, Research Fellow in kwantumfysica en technologieën aan de Universiteit van Sussex, was in staat om de complexe berekeningen te maken en vervolgens de reeks vanuit haar huis te optimaliseren en uit te voeren door op afstand toegang te krijgen tot de laboratoriumcomputers.

Ze zei:"Het onderzoeksteam observeert de lockdown en werkt vanuit huis en daarom hebben we al weken geen toegang tot onze laboratoria. Maar we waren vastbesloten om ons onderzoek gaande te houden, dus hebben we nieuwe manieren onderzocht om onze experimenten op afstand uit te voeren Het is een enorme teamprestatie geweest.

"Het proces is veel langzamer gegaan dan wanneer ik in het laboratorium was geweest, omdat het experiment onstabiel is en ik tussen elke run 10-15 minuten afkoeltijd moest geven. Dit is duidelijk niet zo efficiënt en veel arbeidsintensiever om handmatig doen omdat ik niet in staat ben geweest om systematische scans uit te voeren of de instabiliteit op te lossen zoals ik in het lab zou kunnen doen.

"We hopen dat we een skeletploeg terug in de laboratoria kunnen vestigen met maatregelen voor sociale afstand, zodra dit veilig en toegestaan ​​is, maar we zullen in staat zijn om veel van het team bij toerbeurt thuis te laten werken. basis dankzij de vooruitgang die we hebben geboekt met werken op afstand."