イオンの集合体に透明ウィンドウが表示される – Physics World

米国の物理学者は、特定の周波数でイオンのサンプルを完全に透明にするレーザーベースの「スイッチ」を発見した。 カリフォルニア工科大学 (Caltech) で働いている研究チームは、イッテルビウム イオン (Yb) を結合させると、³⁺) をナノフォトニック共振器に送り込み、レーザー光で強く励起すると、イオンはその振動に関連する周波数で光の反射を突然停止しました。 研究チームが「集合的に誘起される透明性」と名付けたこの効果は、量子光学デバイスに応用できる可能性がある。

「私たちは、レーザー光を使用して光共振器に結合したイッテルビウム原子を制御する技術を開発しようとしていたときにこの現象を発見しました」と共同チームリーダー アンドレイ・ファラオン 伝える 物理学の世界。 直径20ミクロンの空洞には、約XNUMX万個のYbが含まれています³⁺ イオン。 これらのイオンはグループとして幅広い周波数分布で振動していますが、個々のイオンは非常に狭い周波数範囲内でのみ振動するとファラオン氏は説明しています。

「より低い出力のレーザーでプローブすると、システムは不透明になります」と彼は続けます。 「しかし、レーザーが周波数分布のちょうど真ん中の周波数に調整され、その出力が増加すると、システムは透明になります。」

破壊的な干渉に似ています

ファラオン氏によると、この選択的透明効果は、イオンがレーザーに対してどのように振動するかに関係しているという。 彼はこれを、XNUMX つ以上の発生源からの波が互いに打ち消し合う、よく知られている相殺的干渉の現象と比較しています。 この研究で研究されたシステムでは、イオンのグループが連続的に光を吸収し、再放出します。 通常、この再発光プロセスはレーザー光が反射されることを意味します。 しかし、集合的に誘起される透明度周波数では、非常に異なることが起こります。グループ内の各イオンからの再放射光のバランスがとれ、反射が劇的に減少します。

原子空洞は同じ光子を XNUMX 回見る

ファラオンらは、集合的に透明性を誘導するだけでなく、イオンの集合体がレーザーの強度に応じて、単一イオンよりもはるかに速く光を吸収したり、遅く光を放出したりする可能性があることも観察した。 これらのプロセスはそれぞれスーパーラジアンスとサブラジアンスとして知られていますが、よく理解されていません。 それでも、研究者らは、この高度に非線形な光放射パターンを利用して、より効率的な量子光技術を生み出すことができると述べている。 例としては、情報が強結合イオンのアンサンブルに保存される量子メモリや、量子情報プロセッサのアンサンブルベースの量子相互接続用の固体超放射レーザーなどが挙げられます。

研究はで説明されています 自然.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/transparency-window-appears-in-an-ensemble-of-ions/