アトムトロニクス

アトムトロニクスアトムトロニクスは、伝播する超低温原子をコヒーレントに誘導する物質波回路の新しい量子技術です。^{[1] [2]}システムには、ビームスプリッター、トランジスタ、超伝導量子干渉デバイス（ SQUID ）の原子対応物など、電子システム、量子エレクトロニクス、または光学システムに見られるものと同様のコンポーネントが含まれます。アプリケーションは、基礎物理学の研究から実用的なデバイスの開発まで多岐にわたります。

アトムトロニクスは「原子」と「エレクトロニクス」を組み合わせた造語で、トランジスタやダイオードなどの電子部品や半導体などの電子材料の原子類似体の作成を指します。^{[3]この分野自体は}原子光学や量子シミュレーションとかなり重複しており、電子のような部品の開発に厳密に限定されていません。^{[4] [5]}

アトムトロニック回路には 3 つの主要な要素が必要です。1 つ目はボーズ アインシュタイン凝縮体で、これはそのコヒーレント性と超流動性のために必要ですが、特定の用途では超低温フェルミガスも使用できます。2 つ目はカスタマイズされたトラッピング ポテンシャルで、光学的、磁気的、または両方の組み合わせを使用して生成できます。最後の要素は、ポテンシャル内で原子の動きを誘導する方法で、これはいくつかの方法で実現できます。たとえば、トランジスタのようなアトムトロニック回路は、2 つの可動弱障壁によって 2 つに分割されたリング状のトラップによって実現できます。リングの 2 つの別々の部分はドレインとソースとして機能し、障壁はゲートとして機能します。障壁が移動すると、原子はソースからドレインに流れます。^[6]現在、リング状のアトムトロニック物質波ガイドで、最大 40 cm の距離にわたって物質波をコヒーレントに誘導できます。^[7]

アトムトロニクスの分野はまだ非常に新しいです。これまでに実現されたスキームはすべて原理実証です。アプリケーションには以下が含まれます。

• 重力測定
• サニャック効果による回転感知
• 量子コンピューティング

実用的なセンシング デバイスの開発を阻む主な要因は、ボーズ アインシュタイン凝縮体を作成する技術的な課題です。ボーズ アインシュタイン凝縮体を作成するには、持ち運びに適さない大型の研究室ベースのセットアップが必要です。しかし、ポータブルな実験セットアップの作成は、活発に研究されている分野です。

• 従来とは異なるコンピューティング

• エリザベス・ギブニー (2014 年 2 月)。「原子回路が一歩前進」。ネイチャー。doi : 10.1038/nature.2014.14709。S2CID 100778947。2015年5 月7 日閲覧。
• Andrew J. Daley ( 2015年7月)。「アトムトロニックダイオードに向けて」。物理学。8 :72。Bibcode :2015PhyOJ...8...72D。doi : 10.1103/Physics.8.72。