物理学家展示了思考光谱光谱

时间：2021-06-12 17:52:08 来源：

通过调制激光束的格子，密歇根大学物理学家能够捕获巨大的原子并展示一种新的方式来操纵它的外部电子，其呈现比以前更好的精度更好的精度。

在一项新的研究中，密歇根大学的研究人员详细介绍了他们如何使用光学和控制和控制物质，比以前可以更好的分辨率和精确度。

密歇根大学的物理学家展示了“思考光谱光谱学”的先进形式，这是一个在15世纪出生的技术，当时艾萨克牛顿首先表明穿过棱镜送入彩虹的白光。

光谱对许多科学分支是必不可少的。该术语广泛地指的是使用光，通常来自激光器，观察，测量和操纵物质。有了它，科学家可以检测痕量的污染物。他们可以识别太阳系之外的行星大气中的元素。他们为计算和信息处理奠定了基础。那些只是少数几个例子。

新的高分辨率光谱允许研究人员更深入地进入原子的结构并以更精细的规模引导其行为。它可以具有在量子计算中的应用，该应用旨在使用诸如原子或电子的粒子来执行信息处理和存储器任务。量子计算机可以在计算能力中提供大量提升，因为他们会立即进行分数。他们声称的要素数量比其传统的对应物更快的能力可以提高计算机安全性。

此外，在U-M文学，科学和艺术学院的应用物理学博士生博士学位，新光谱学使新的光谱学可能导致基本物理学的新谅解。

摩尔表示，“对特征原子和分子的所有物理学以及源于这些测量的所有物理来说，我们的技术提供的自由可能是更改的。”

为了展示他们的技术，研究人员开始了柔软金属铷的原子。在铷原子中，只有一个电子占据外部价壳。通过精细调谐的激光器，它们激发了这种外电子，足以将其从距原子的核远离距离。这将其变成了所谓的rydberg原子 - 一个展示不仅更大的巨型巨头，而且还具有更强的互动。由于这些特性，Rydberg原子是未来量子计算机电路的候选者。

接下来，研究人员产生了一种形成一种光的激光束的格子。这种格子是对他们的方法至关重要的思考力。所有光田都存在思考相互作用。但研究人员发现，通过随着时间的推移在某些速率下脉冲激光束，它们可以通过将整个rydberg原子捕获到其外部电子来捕获整个rydberg原子，并诱导原子是禁止的真正量子飞跃传统光谱。

“量子飞跃”的科学期限是“原子转变”，它是指原子中电子的量子状态的变化。量子状态的变化是电子保持的能量或角动量的变化。角动量涉及原子核周围的电子路径的形状。科学家用一套信件描绘不同的形状，你可能会想到钢琴上的笔记。

通过常规光谱学，科学家们只能诱导一段时间到一个纸币的角动量，并按顺序。他们无法从一个电子移动到G形。例如，它们不能在不同的间距中从中间d踢一个d到d。在这种类型的量子飞跃中，电子的轨道将保持相同的形状，但其能量会改变。因此，如果形状是球体，并且状态变化是一个到更大的能量，则新的状态将是一个较大的球体。

为什么科学家们想要发生这种情况？诱导其中一个“禁止”的变化将有效地揭示通常隐藏的原子结构的隐藏信息。这就是思考光谱可以做的。这项技术让科学家看到并激发了比以往任何时候都更广泛的电子行为。常规光谱的选择规则 - 依次出现了坚持原子转换的选择规则 - 不适用。

“我们可以选择我们想要与空间分辨率交谈的原子，这比传统情况好一千次，”摩尔说。“这可以在量子计算中有用，这在量子计算中使用原子在密集的阵列中聚集在一起，但仍然需要瞬间地在该阵列中寻址原子。”

添加了物理学教授Georg Raithel，“在大局中，这项工作使原子物理学家成为研究原子和分子的全新工具。”

该研究由能源部，国家科学基金会和国家标准与技术研究所资助。

出版物：KAITLIN R. MOORE等，“由强度调制激光陷阱驱动的”禁止的原子过渡，“自然通信6，物品编号：6090; DOI：10.1038 / ncomms7090

研究报告的PDF副本：由强度调制激光陷阱驱动的禁止原子过渡

图像：凯特琳摩尔

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