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2025-12-22 03:43:00
チームは量子論理分光法と呼ばれる技術を使用した
この制御を実現するために、研究チームは量子論理分光法と呼ばれる技術を使用しました。この技術は、最初は帯電したアルミニウム原子 (イオン) で作られた時計の精度と精度を高めるために開発されました。
分子イオンと通信するために、研究者らはカルシウムイオンをヘルパーとして使用しました。これらは、カルシウム ヘルパー イオンと帯電した一水素化カルシウム分子を一緒に捕捉し、それらは等しく帯電しているため、自然に互いに反発します。ある資料によると、あたかもそれらの間にあるバネによって押し離されるかのように考えてください。 プレスリリース。
研究チームは、一水素化カルシウムはレーザーとうまく相互作用しないが、単独のカルシウムイオンは相互作用することを強調した。研究者らはレーザーを使用してカルシウムイオンを冷却し、その動きを遅くした。カルシウムの運動量が遅くなると、その分子の友人も遅くなります。分子を冷却することが重要である、と大学院生のエイプリル・シェフィールド氏は指摘した。また、レーザー冷却に加えて、低温環境により、科学者は室温での場合よりも 10 倍長く分子状態を変化させずに保持することができます。
分子は約 18 秒間回転状態を維持できる
次に、研究者らは分子にレーザーを照射して、その回転を変化させます。分子が回転しているかどうかはわかりませんが、カルシウムイオンならわかります。分子の回転が変化すると、ヘルパー カルシウム イオンが分子を拾い上げ、小さな光子のフラッシュを放出します。研究者はそれを明るい点として認識します。分子に回転を元に戻すように指示すると、カルシウムイオンが再び点滅します。 勉強。
カルシウム イオンの 2 回のフラッシュは、分子の 2 つの量子跳躍、つまり 2 つの異なる状態間での 2 つのジャンプを示します。 NIST 博士研究員の Baruch Margulis 氏は、このレベルの量子制御が実際に動作しているのを見るのは、科学者として満足だと述べています。
「それが量子力学です。私たちの研究室では、イオンがある量子状態にあるか別の量子状態にあるかをカメラで見ることができます。これはとても素晴らしいことだと思います。」と彼は言いました。 「自分の目で見ると感動しますよ。」
研究チームはまた、周囲の熱放射によって分子の状態が変化し、イオンの点滅が止まるまで、分子は約18秒間回転状態を維持できることも明らかにした。それが彼らの研究の主な結果の一つです。この 18 秒は、変化する前の分子の状態を測定する何千もの機会を研究者に与えるため、重要です。
「お望みなら、これは一種のいないいないばあゲームです」とマーグリスは説明した。 「熱放射が分子を別の状態に導くとすぐに、観察者イオンからの光のフラッシュが止まり、10ミリ秒ほど以内に、それが起こっているのとほぼ同じように私たちはそれを見ることができます。」
イオンを一度覗いただけでは十分ではありません。科学者たちは、カルシウムイオンが明るいか暗いかを繰り返し確認し、分子の状態を制御でき、その結果がまぐれではないことを証明しました。チームは 99.8% の成功率を達成しました。これは、分子の操作を 1,000 回試みた場合、約 998 回成功することを意味します。
この方法により、科学者は特定の量子タスクに幅広い分子を使用し、標準モデルを超えた物理学を探索し、化学反応を制御できる可能性があります。
分子は量子技術の多用途な構成要素として機能しますが、原子よりも制御がはるかに困難です。
#科学者は分子に対する新たなレベルの制御を達成