Grudziądzka 5, 87-100 Toruń
tel.: +48 56 611 3310
fax: +48 56 622 5397

Pułapki jonowe i ich zastosowania

Pułapki jonowe są narzędziem współczesnej fizyki atomowej znajdującym liczne, interesujące zastosowania. Pozwalają one na schwytanie w odpowiednio przygotowanym polu elektromagnetycznym naładowanych cząstek, np. jonów umożliwiając ich szczegółowe badania. Istnieje kilka typów pułapek, wśród nich do najważniejszych należą pułapki Penninga i pułapki Paula. Wynalezienie tych drugich zostało uhonorowane nagrodą Nobla w 1989 roku (W. Paul). Tego typu pułapki używane są w wielu laboratoriach na świecie, również w KL FAMO w Toruniu. Szczególną zaletą pułapek jonowych jest fakt, że pozwalają na prowadzenie badań z użyciem pojedynczych układów kwantowych takich jak jony atomowe bądź molekularne. Eksperymenty z pojedynczymi jonami prowadzone w pułapce Paula zostały uhonorowane nagrodą Nobla w 2012 roku (D. Wineland).

Eksperymenty z jonami mogą dotyczyć dużych zespołów jonów, pojedynczych jonów, lub małych, liczących kilka sztuk, zespołów. Badania skupiają się na spektroskopii jonów, na eksperymentach z zimną materią, antymaterią, chemią pojedynczych jonów, itd. 

Szczególnym zastosowaniem spułapkowanych jonów jest ich użycie w eksperymentach z zakresu mechaniki kwantowej dotyczących symulacji kwantowych, obliczeń kwantowych, kryptografii kwantowej, itp.

W wykładzie omówiona zostanie zasada działania pułapki jonowej, podstawowe metody konstruowania pułapek. Przedstawione zostaną sposoby ładowania jonów do pułapki, ich chłodzenia i detekcji. Jako przykład zastosowania omówiony zostanie eksperyment z 2004 roku wykonany w Innsbrucku, dotyczący kwantowej teleportacji wykonanej z użyciem spułapkowanych jonów wapnia.

Dr inż. Łukasz Kłosowski jest absolwentem wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej. Pracę magisterską dotyczącą zderzeń elektronów z cząsteczkami obronił z wyróżnieniem w 2004 roku. Rozprawę doktorską dotyczącą doświadczalnych badań niesprężystych zderzeń elektronów z atomami obronił w 2008 roku na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK w Toruniu. Staże podoktorskie odbywał na uniwersytetach w Innsbrucku (Austria) i w Aarhus (Dania) w latach 2010-2012, gdzie pracował z pułapkami jonowymi. Od 2015 roku kieruje zespołem toruńskich traperów jonowych działającym w Krajowym Laboratorium FAMO.