Blaupause für einen Quanten-Elektromotor

Wie klein kann man einen Elektromotor bauen? Heute beschreiben Alexey Ponomarev von der Universität Augsburg und ein paar Kumpels, wie man das mit nur zwei Atomen macht. Ja, ein Elektromotor, der aus nur zwei ultrakalten Atomen besteht.

Ihr Motor besteht aus einem neutralen Atom und einem geladenen Atom, die in einem ringförmigen optischen Gitter gefangen sind. Die Atome springen von einer Stelle im Gitter zur nächsten, während sie den Ring umrunden. Das Platzieren dieses Rings in einem magnetischen Wechselfeld schafft die notwendigen Bedingungen, um das geladene Atom um den Ring herum in Bewegung zu halten.

Das Starten des Motors ist jedoch eine andere Sache. Das Ankurbeln des Motors erfordert eine Art Asymmetrie, die durch eine Kombination aus einem die Symmetrie brechenden Antriebsfeld und der Anwesenheit des neutralen Atoms erreicht wird, gegen das das geladene Atom effektiv abstößt.

Das Ergebnis ist ein elektrischer Quanten-Wechselstrommotor, von dem Ponomarev und Co. beweisen, dass er nützliche Arbeit leisten kann.

Ihr Papier ist die erste detaillierte Analyse, wie ein solcher Motor funktioniert und unter welchen Bedingungen er am besten funktioniert, aber seltsamerweise stellt sich heraus, dass ein Team der University of Glasgow in Großbritannien bereits 2007 einen dieser Quantenmotoren gebaut hat, den sie als optisches Riesenrad für ultrakalte Atome bezeichnet.

Der nächste Schritt, so Ponomarev und Co., besteht darin, den Motor an einem nanoskopischen Resonator wie einem Sprungbrett oder einem Nanopilz zu befestigen und zum Schwingen zu bringen. Wenn Sie das können, sagen sie, würden Sie ein klassisches Objekt mit einem Quantenmotor antreiben. Jetzt gibt es einen Trick.

Ref: arxiv.org/abs/0909.2813 : Quantenmaschine mit kalten Atomen

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