論文の概要: Super-resolved imaging of a single cold atom on a nanosecond timescale

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.10026v2
• Date: Mon, 22 Nov 2021 11:27:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 02:40:57.531151
• Title: Super-resolved imaging of a single cold atom on a nanosecond timescale
• Title（参考訳）: ナノ秒時間スケールにおける単一低温原子の超解像
• Authors: Zhong-Hua Qian, Jin-Ming Cui, Xi-Wang Luo, Yong-Xiang Zheng, Yun-Feng Huang, Ming-Zhong Ai, Ran He, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo
• Abstract要約: ナノスケールの2秒間ストロボスコープによる光回折限界を超える単一イオンの観察を行った。 本手法は, 低温原子系における粒子の位置, モータ, 相関を探索するための強力なツールを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.305954220018315
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In cold atomic systems, fast and high-resolution microscopy of individual atoms is crucial, since it can provide direct information on the dynamics and correlations of the system. Here, we demonstrate nanosecond-scale two-dimensional stroboscopic pictures of a single trapped ion beyond the optical diffraction limit, by combining the main idea of ground-state depletion microscopy with quantum state transition control in cold atoms. We achieve a spatial resolution up to 175~nm using an NA = 0.1 objective in the experiment, which represents a more than tenfold improvement compared with direct fluorescence imaging. To show the potential of this method, we apply it to observe the secular motion of the trapped ion, we demonstrate a temporal resolution up to 50~ns with a displacement detection sensitivity of 10~nm. Our method provides a powerful tool for probing particle positions, momenta, and correlations, as well as their dynamics in cold atomic systems.
• Abstract（参考訳）: 低温原子系では、個々の原子の高速で高分解能の顕微鏡が重要である。 ここでは,光回折限界を超える単一イオンのナノ秒スケールの2次元ストロボスコープ像を,基底状態の劣化顕微鏡と低温原子の量子状態遷移制御を組み合わせて示す。 実験では, NA = 0.1の目標値を用いて最大175〜nmの空間分解能を達成し, 直接蛍光画像と比較すると10倍以上の改善が見られた。 本手法のポテンシャルを示すため, 捕捉されたイオンの世俗運動を観測するために, 10〜nmの変位検出感度で50〜nsまでの時間分解能を示す。 本手法は, 低温原子系における粒子の位置, モーメント, 相関などを調べるための強力なツールを提供する。

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