論文の概要: Quantum control of ion-atom collisions beyond the ultracold regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06073v1
- Date: Mon, 8 Jul 2024 16:14:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 15:01:12.983919
- Title: Quantum control of ion-atom collisions beyond the ultracold regime
- Title（参考訳）: 超低温状態を超えたイオン-原子衝突の量子制御
- Authors: Maks Z. Walewski, Matthew D. Frye, Or Katz, Meirav Pinkas, Roee Ozeri, Michał Tomza,
- Abstract要約: 磁気的に調整可能なフェシュバッハ共鳴は、単一のトラップされたSr$+$イオンとRb原子間の非弾性衝突を制御できることを示す。
このモデルを用いて,0Gから400Gの磁場に対する複数の測定可能なフェシュバッハ共鳴を発見し,温度1mKのスピン交換速度を著しく向上させることができた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Control of microscopic physical systems is a prerequisite for experimental quantum science and its applications. Neutral atomic and molecular systems can be controlled using tunable scattering resonances. However, the resonant control of effective interactions has so far been limited to the ultracold regime, where quantum effects become manifest. Ultracold temperatures are still out of reach for most hybrid trapped ion-atom systems, a prospective platform for quantum technologies and fundamental research. Here we show that magnetically tunable Feshbach resonances can be used to control inelastic collisions between a single trapped Sr${}^+$ ion and Rb atoms high above the ultracold regime. We measure inelastic collision probabilities and use the results to calibrate a comprehensive theoretical model of ion-atom collisions. The observed collision dynamics show signatures of quantum interference, resulting in the pronounced state and mass dependence of the collision rates in the multiple-partial-wave regime. With our model, we discover multiple measurable Feshbach resonances for magnetic fields from 0 to 400 G, which allow significant enhancement of spin-exchange rates at temperatures as high as 1 mK. Future observation of the predicted resonances should allow precise calibration and control of the short-range dynamics in the ${\text{Sr}^++\text{Rb}}$ collisions under unprecedentedly warm conditions.
- Abstract（参考訳）: 微視的物理系の制御は、実験量子科学とその応用の前提条件である。
中性原子系と分子系は、調整可能な散乱共鳴によって制御できる。
しかし、効果的な相互作用の共鳴制御は、量子効果が現れる超低温状態に限られている。
極低温は、ほとんどのハイブリッドイオン-原子系、量子技術と基礎研究のための先進的なプラットフォームにはまだ達していない。
ここでは、磁気的に可変なフェシュバッハ共鳴を用いて、閉じ込められた1つのSr${}^+$イオンと超低温状態より高いRb原子間の非弾性衝突を制御することができることを示す。
非弾性衝突確率を測定し、その結果を用いて、イオン-原子衝突の包括的理論モデルを校正する。
観測された衝突ダイナミクスは、量子干渉のシグネチャを示し、その結果、多重部分波状態における衝突速度の顕著な状態と質量依存性をもたらす。
このモデルを用いて,0Gから400Gの磁場に対する複数の測定可能なフェシュバッハ共鳴を発見し,温度1mKのスピン交換速度を著しく向上させることができた。
予測された共鳴の今後の観測は、前例のない温度条件下での${\text{Sr}^++\text{Rb}}$衝突における短距離ダイナミクスの正確な校正と制御を可能にするべきである。
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