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光学工程
量子逻辑控制分子离子

美国和德国的物理学家已经掌握了分子离子的量子特性。在美国国家标准技术研究所(NIST)的Chin-wen Chou的领导下,研究人员通过将某个分子离子的信息转移到一个原子离子中以确定其量子态。

首先,将钙离子和氢化钙离子束缚在一个电磁阱中,然后用激光将这些原子离子进行冷却,同时激光也减慢了分子离子的运动。虽然现在分子离子处于能量最低的电子态和振动态,但它们仍然会随机旋转。将一束激光脉冲施加在分子上,该脉冲仅能使光谱中某一特定频率的分子发生跃迁。如果分子跃迁到了目标能级,系统将保持不变。但是如果分子发生了转变,两个离子都会再次开始移动,分子转变产生的能量被归还到离子的共同运动中。通过将激光脉冲施加到改变其内部状态的原子离子上来检测该运动,激光被原子离子散射后再被探测器接收。

据《自然》杂志的文章称,该方法是激光冷却和控制分子的替代方案,因为原有的方法已被证明难以实现。

Chin-wen Chou说:“我们曾经处理原子离子所用的方法,现在都能应用于分子离子。这一技术飞跃可与当年科学家们使用激光冷却并捕获原子,打开了精密计量和信息处理应用的大门相媲美,我们梦想用分子实现这些事情。”

来源: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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