写于 2017-01-25 01:32:15| 金沙平台| 总汇

作为“量子摆”,离子同时在两个方向上摆动图示:IQOQI / Knabl在一项新发表的研究中,因斯布鲁克大学的物理学家详细介绍了一种检测单个光子在宽光学跃迁上的散射的技术

高灵敏度,利用纠缠态放大离子在散射光子时所受到的微小动量冲击由Christian Roos和Cornelius Hempel领导的因斯布鲁克量子物理学家团队已经实现了一种极其灵敏的原子和分子原子光谱学方法

可以用来密切研究一些粒子科学家们在自然光子学杂志上发表了他们的研究结果近200年前,巴伐利亚物理学家约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫发现了太阳光谱中的暗线

后来发现这些谱线可以用于推断太阳大气的化学成分和温度今天我们能够获得信息通过类似方式的光测量来了解不同的物体因为通常需要检测非常少的光,物理学家正在寻找更灵敏的光谱学方法在极端情况下,还需要可靠地测量单个光粒子(光子),因此,奥地利科学院的量子光学和量子信息研究所(IQOQI)和因斯布鲁克大学实验物理研究所的物理学家通过量子逻辑光谱技术绕道而行

它开发了几年之前由诺贝尔奖获得者David Wineland组建的极其精确的原子钟这是量子信息处理的第一个实际应用之一,并且在未来几年内,可能会导致在国际单位测量系统中重新定义第二个通过纠缠,Christian Roos和Cornelius Hempel在因斯布鲁克的物理学家团队分离了罪恶离子阱中的离子在受控条件下研究它们“我们不会试图检测离子发射或吸收的光子,而是吸收或发射时离子接收的动量,”Cornelius Hempel解释说“效果非常小,我们可以通过量子物理学检测它“物理学家使用额外的'逻辑'离子,在其上进行测量”这个钙离子(40Ca +)在实验中可以得到很好的控制,“Hempel说

作为光谱学研究人员,研究人员使用另一种钙同位素(44Ca +)

在实验中,激光脉冲激发粒子并使粒子的振动缠绕逻辑离子的电子状态“在这种配置中,也称为薛定谔猫状态,离子像陷阱中的经典钟摆一样但是作为一个“量子摆”,它们同时向两个方向摆动,“Hempel描述了实验的核心部分”然后我们激发了我们想要通过应用不同的激光频率来研究离子在一定频率下,离子发射单个光子并接收最小的动量冲击,这导致振动分量稍微移位

这可以通过逻辑离子的电子状态观察到这个信息,激光的频率然后让我们获得有关光谱学离子的内部状态的信息“在当前的实验中,科学家们检测到单光子的概率为12%”因此,我们证明了这种技术在原理上是有效的通过技术优化的设置,我们将能够大大提高灵敏度,“Roos和Hempel自信地说”通用应用“通过使用奇异的量子力学纠缠概念,我们能够获得关于单个粒子的实用知识,”Christian Roos说道

兴奋地“因为我们的测量方法并不太依赖于检测到的pho的波长可以用于各种目的,“Cornelius Hempel补充说,例如,使用这种技术可以研究不同原子和分子的能量水平因为在实验中难以控制分子,这种方法是一个巨大的研究进展更复杂的结构这项研究由奥地利科学院量子光学和量子信息研究所以及因斯布鲁克大学实验物理研究所开展,得到了欧盟的支持

 出版物:C Hempel等,“纠缠增强的单光子散射事件检测”,Nature Photonics(2013); doi:101038 / nphoton2013172来源:因斯布鲁克大学图片:IQOQI / Knabl