透明窗口出现在离子集合中 – 物理世界

美国物理学家发现了一种基于激光的“开关”，可以使离子样本在特定频率下完全透明。 在加州理工学院 (Caltech) 工作的团队发现，当他们将镱离子 (Yb³⁺) 到纳米光子谐振器并用激光强烈激发它们，离子突然停止以与其振动相关的频率反射光。 该团队将这种效应称为“集体诱导透明”，可以应用于量子光学设备。

“我们在尝试开发使用激光控制耦合到光学腔的镱原子的技术时发现了这种现象，”联合团队负责人 安德烈法拉昂 告诉 物理世界. 空腔直径为 20 微米，含有大约 XNUMX 万个 Yb³⁺ 离子。 作为一个整体，这些离子以广泛的频率分布振动，但 Faraon 解释说每个单独的离子仅在非常窄的频率范围内振动。

“当用功率较低的激光探测时，系统是不透明的，”他继续说道。 “然而，当激光调谐到恰好位于频率分布中间的频率并且其功率增加时，系统就会变得透明。”

类似于破坏性干扰

Faraon 说，这种选择性透明效应与离子相对于激光的振荡方式有关。 他将其与众所周知的相消干涉现象进行比较，在这种现象中，来自两个或多个源的波相互抵消。 在这项工作研究的系统中，离子组连续吸收和重新发射光。 通常，这种再发射过程意味着激光被反射。 然而，在集体诱导的透明频率下，会发生一些非常不同的事情：来自一组平衡中的每个离子的重新发射的光，导致反射急剧减少。

原子腔两次看到相同的光子

除了集体诱导的透明度，Faraon 及其同事还观察到，根据激光的强度，离子集合吸收和发射光的速度比单个离子快得多或慢得多。 这些过程分别被称为超辐射和亚辐射，并且还没有被很好地理解。 即便如此，研究人员表示，可以利用这种高度非线性的光发射模式来创造更高效的量子光学技术。 例子可能包括量子存储器，其中信息存储在强耦合离子的集合中，以及用于量子信息处理器中基于集合的量子互连的固态超辐射激光器。

该研究描述于 自然.

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