투명도 창이 이온의 앙상블에 나타납니다 – Physics World

미국의 물리학자들은 특정 주파수에서 이온 샘플을 완전히 투명하게 만드는 레이저 기반 "스위치"를 발견했습니다. 캘리포니아 공과대학(Caltech)에서 일하면서 팀은 그들이 이테르븀 이온(Yb³⁺) 나노광자 공진기에 레이저 광으로 강하게 여기시키면 이온은 진동과 관련된 주파수에서 빛을 반사하는 것을 갑자기 멈췄습니다. 팀이 "집합적으로 유도된 투명도"라고 부르는 이 효과는 양자 광학 장치에 응용될 수 있습니다.

공동팀장은 “광공동에 결합된 이테르븀 원자를 레이저 빛으로 제어하는 ​​기술을 개발하던 중 이 현상을 발견했다”고 말했다. 안드레이 파라온 말하다 물리 세계. 20마이크론 크기의 구멍에는 대략 백만 Yb가 포함되어 있습니다.³⁺ 이온. 그룹으로서 이러한 이온은 광범위한 주파수 분포에서 진동하지만 Faraon은 각 개별 이온이 매우 좁은 주파수 범위 내에서만 진동한다고 설명합니다.

"낮은 출력의 레이저로 프로빙하면 시스템이 불투명해집니다."라고 그는 계속합니다. "그러나 레이저가 주파수 분포의 정확히 중간에 있는 주파수로 조정되고 그 출력이 증가하면 시스템이 투명해집니다."

상쇄 간섭과 유사

이 선택적 투명도 효과는 레이저에 대해 이온이 진동하는 방식과 관련이 있다고 Faraon은 말합니다. 그는 그것을 두 개 이상의 소스에서 나오는 파동이 서로 상쇄되는 잘 알려진 파괴 간섭 현상과 비교합니다. 이 작업에서 연구된 시스템에서 이온 그룹은 지속적으로 빛을 흡수하고 다시 방출합니다. 일반적으로 이 재방출 과정은 레이저 빛이 반사되는 것을 의미합니다. 그러나 집합적으로 유도된 투명 주파수에서는 매우 다른 일이 발생합니다. 그룹의 각 이온에서 다시 방출된 빛이 균형을 이루어 반사가 크게 감소합니다.

원자 구멍은 같은 광자를 두 번 본다

집단적으로 유도된 투명도뿐만 아니라 Faraon과 동료들은 이온의 앙상블이 레이저의 강도에 따라 단일 이온보다 훨씬 빠르게 또는 느리게 빛을 흡수하고 방출할 수 있음을 관찰했습니다. 이러한 프로세스는 각각 초복사(super-radiance) 및 부복사(sub-radiance)로 알려져 있으며 잘 알려져 있지 않습니다. 그럼에도 불구하고 연구원들은 이 고도로 비선형적인 광 방출 패턴을 이용하여 보다 효율적인 양자 광학 기술을 만들 수 있다고 말합니다. 예를 들어 정보가 강하게 결합된 이온의 앙상블에 저장되는 양자 메모리와 양자 정보 프로세서의 앙상블 기반 양자 상호 연결을 위한 고체 상태 초복사 레이저가 포함될 수 있습니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 자연.

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