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光學工程
量子邏輯控制分子離子

美國和德國的物理學家已經掌握了分子離子的量子特性。在美國國家標準技術研究所(NIST)的Chin-wen Chou的領導下,研究人員通過將某個分子離子的信息轉移到一個原子離子中以確定其量子態。

首先,將鈣離子和氫化鈣離子束縛在一個電磁阱中,然后用激光將這些原子離子進行冷卻,同時激光也減慢了分子離子的運動。雖然現在分子離子處于能量最低的電子態和振動態,但它們仍然會隨機旋轉。將一束激光脈沖施加在分子上,該脈沖僅能使光譜中某一特定頻率的分子發生躍遷。如果分子躍遷到了目標能級,系統將保持不變。但是如果分子發生了轉變,兩個離子都會再次開始移動,分子轉變產生的能量被歸還到離子的共同運動中。通過將激光脈沖施加到改變其內部狀態的原子離子上來檢測該運動,激光被原子離子散射后再被探測器接收。

據《自然》雜志的文章稱,該方法是激光冷卻和控制分子的替代方案,因為原有的方法已被證明難以實現。

Chin-wen Chou說:“我們曾經處理原子離子所用的方法,現在都能應用于分子離子。這一技術飛躍可與當年科學家們使用激光冷卻并捕獲原子,打開了精密計量和信息處理應用的大門相媲美,我們夢想用分子實現這些事情。”

來源:http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/may/11/flash-physics-quantum-control-of-molecular-ions-biophysicist-to-lead-biology-society-stretchy-holograms

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