論文の概要: Exploiting complex 3D-printed surface structures for portable quantum technologies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.01476v1
• Date: Wed, 02 Jul 2025 08:40:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-03 14:23:00.106503
• Title: Exploiting complex 3D-printed surface structures for portable quantum technologies
• Title（参考訳）: 携帯型量子技術のための複雑な3Dプリント表面構造
• Authors: Nathan Cooper, David Johnson, Benjamin Hopton, Matthew Overton, David Stupple, Alexandra Bratu, Edward Wilson, John Robinson, Laurence Coles, Manolis Papastavrou, Lucia Hackermueller,
• Abstract要約: ポータブル量子技術は、高性能で堅牢で軽量な装置を必要とする。 3Dプリンティングにより、真空内ガス伝搬のダイナミクスを調整できる。 3Dプリントした真空成分の複雑な微細な表面パターニングを実演し、ガス粒子が表面と衝突する速度を高める。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.969496439586266
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Portable quantum technologies require robust, lightweight apparatus with superior performance. For techniques dependent upon high-vacuum environments, such as atom interferometers and atomic clocks, 3D-printing enables new avenues to tailor in-vacuum gas propagation dynamics. We demonstrate intricate, fine-scale surface patterning of 3D-printed vacuum components to increase the rate at which gas particles collide with the surface. By applying a non-evaporable getter coating for use as a surface pump, we show that the patterned surface pumps gas particles 3.8 times faster than an equivalent flat areas. These patterns can be directly integrated into additively manufactured components, enabling application in close proximity to key experimental regions and contributing to overall mass-reduction. We develop numerical simulations that show good agreement with this result and predict up to a ten-fold increase in pumping rate, for realistic surface structures. Our work has direct applications in enabling passively-pumped portable quantum technologies, but also establishes 3D-printing as a powerful technique for the creation of optimized surface patterning to provide enhanced control over high-vacuum gas dynamics for a broad range of applications.
• Abstract（参考訳）: ポータブル量子技術は、高性能で堅牢で軽量な装置を必要とする。 原子干渉計や原子時計のような高真空環境に依存する技術のために、3Dプリンティングにより、真空内ガスの伝播ダイナミクスを調整できる。 3Dプリントした真空成分の複雑な微細な表面パターニングを実演し、ガス粒子が表面と衝突する速度を高める。 非蒸発性ゲッタコーティングを表面ポンプとして使用することにより, 表面形状が等価な平坦領域の3.8倍のガス粒子をポンプすることを示す。 これらのパターンは、加法的に製造されたコンポーネントに直接統合することができ、主要な実験領域に近づき、全体的な質量還元に寄与することができる。 この結果とよく一致した数値シミュレーションを開発し、実際の表面構造に対して最大10倍のポンプ速度の増大を予測した。 我々の研究は、受動的に励起されたポータブル量子技術を実現するための直接的な応用だけでなく、最適化された表面パターニングを作成するための強力な技術として3Dプリンティングを確立し、幅広い用途に高真空ガス力学の制御を強化する。

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