Kontrollfälten Ea(t), Eb(t), Ec(t), Ed(t) och Ee(t) inducerar samma olinjära optiska svar Y(t) på:slutna kvantsystem (a) och (b), (c) ett öppet kvantsystem, (d) ett slutet klassiskt system och (e) ett öppet klassiskt system. I (a) och (b), systemet är en väteatom som ursprungligen bereddes i marken och först exciterade tillstånd, respektive. Eb(t), Ed(t) och Ee(t) skalas för jämförelse med det första fältet E(t) som appliceras på en modell av en argonatom för att producera det inducerade dipolära spektrat Y(t) , som används för spårning i de återstående fallen. Kredit:arXiv:1611.02699 [quant-ph]
(Phys.org)—Ett team av forskare vid Princeton University har hittat ett sätt att få vilken atom som helst att efterlikna ljusemissionerna från vilken annan atom som helst. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , teamet avslöjar hur de upptäckte detta trick och föreslår några applikationer som kan dra nytta av dess användning.
Forskare inom en mängd olika områden mäter ljuset som emitteras från atomer när deras elektroner rör sig mellan energinivåer för att identifiera närvaron av ett element - astronomer, till exempel, kan upptäcka närvaron av argon i en stjärna genom att notera den unika signaturen av ljus som den avger. Men det visar sig att under vissa omständigheter, atomer kan induceras att imitera andra atomer. I denna ansträngning, forskarna fann att genom att manipulera ljuset som avfyrades mot en given atom, de kan få atomen att avge signaturen från vilken annan atom som helst.
De kan orsaka en argonatom, som bara ett exempel, att avge samma våglängd av ljus som en väteatom genom att forma pulsen av laserljus som avfyrades mot atomen. Mer viktigt, samma teknik kan också användas för att kontrollera kvanttillståndet för målatomen. Att använda ljus för att få atomer att göra saker är inte nytt, självklart; kvantkontroll har använts, till exempel, för att få kemikalier att reagera på önskat sätt under ganska lång tid. Men att använda ljus för att kontrollera en atoms tillstånd skulle kunna utgöra grunden för nya tillämpningar – molekyler som avger olika färger, till exempel, att särskilja dem i biologiska processer.
Forskarna började med idén att kontrollera en atoms tillstånd med hjälp av ljus genom att bygga en modell som visade att en enda ljuspuls kunde åstadkomma vilket som helst av ett oändligt antal atomära tillstånd, av vilka några skulle joniseras – och ändra en atoms tillstånd på ett visst sätt, det noterades, kan orsaka en förändring av ljusets våglängd som den sänder ut. För att beräkna vilken pulsform som skulle ge den önskade våglängden, forskarna använde Schrödinger-ekvationen. Det bör noteras att idén fortfarande är teoretisk; forskarna fick faktiskt inte några atomer att efterlikna andra – det kommer att kräva arbete av ett experimentellt team.
Studiens medförfattare från vänster till höger:Renan Cabrera, Herschel Rabitz, Denys Bondar, och Andre Campos Kredit:C. Todd Reichart, Institutionen för kemi vid Princeton University
© 2017 Phys.org
