論文の概要: Quantum state tracking and control of a single molecular ion in a thermal environment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.17104v1
• Date: Thu, 28 Dec 2023 16:29:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-29 15:34:24.345346
• Title: Quantum state tracking and control of a single molecular ion in a thermal environment
• Title（参考訳）: 熱環境下での単一分子イオンの量子状態追跡と制御
• Authors: Yu Liu, Julian Schmidt, Zhimin Liu, David R. Leibrandt, Dietrich Leibfried, Chin-wen Chou
• Abstract要約: 熱放射により駆動される単一分子の回転状態間の量子ジャンプのリアルタイム観測を報告する。 我々は、分子を数秒の時間スケールで選択した状態で維持する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.831413749641786
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The evolution of molecular quantum states is central to many research areas, including chemical reaction dynamics, precision measurement, and molecule based quantum technology. Details of the evolution is often obscured, however, when measurements are performed on an ensemble of molecules, or when the molecules are subjected to environmental perturbations. Here, we report real-time observations of quantum jumps between rotational states of a single molecule driven by thermal radiation, and present techniques to maintain the molecule in a chosen state over a timescale of tens of seconds. Molecular state detection is achieved nondestructively through quantum-logic spectroscopy, in which information on the state of the molecule is transferred to a co-trapped "logic" atomic ion for readout. Our approaches for state detection and manipulation are applicable to a wide range of molecular ion species, thereby facilitating their use in many fields of study including quantum science, molecular physics, and ion-neutral chemistry. The measured rotational transition rates show anisotropy in the background thermal radiation, which points to the possibility of using a single molecular ion as an in-situ probe for the strengths of ambient fields at the relevant transition frequencies.
• Abstract（参考訳）: 分子量子状態の進化は、化学反応のダイナミクス、精密測定、分子ベースの量子技術など多くの研究分野の中心である。 進化の詳細はよく分かっていないが、分子のアンサンブル上で測定を行う場合や、分子が環境摂動を受ける場合などである。 本稿では,熱放射によって駆動される単一分子の回転状態間の量子ジャンプをリアルタイムに観察し,数秒の時間スケールで分子を選択状態に維持する手法を提案する。 分子状態検出は、量子生物学的分光法によって非破壊的に達成され、分子の状態に関する情報は、読み出しのために共トラップされた「論理」原子イオンに転送される。 状態検出と操作に対する我々のアプローチは、幅広い分子イオン種に適用可能であり、量子科学、分子物理学、イオン中性化学を含む多くの分野において、それらの利用が促進される。 測定された回転遷移速度は、背景熱放射における異方性を示し、一つの分子イオンを関連する遷移周波数における周囲磁場の強さのその場プローブとして用いる可能性を示している。

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