論文の概要: Observation of Coherent Quantum Tunneling of a Massive Atomic Cluster with 435 u

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.06246v1
• Date: Mon, 10 Feb 2025 08:24:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-11 14:29:22.282277
• Title: Observation of Coherent Quantum Tunneling of a Massive Atomic Cluster with 435 u
• Title（参考訳）: 435 uの質量原子クラスターのコヒーレント量子トンネルの観測
• Authors: Han Zhang, Yong-Kui Wang, Yi Zheng, Hai-Tao Bai, Bing Yang,
• Abstract要約: トンネル現象(英: Tunneling)は、電子のような低質量の粒子で典型的に観測される真の量子現象である。 5つの超低温ルビジウム-87原子からなる結合クラスターのコヒーレント量子トンネルの観測を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.620068003914355
• License:
• Abstract: Tunneling is a genuine quantum phenomenon typically observed in low-mass particles such as electrons. However, it fades rapidly as mass increases due to the exponential decay of the matter-wave penetration depth. Cooling atoms to nanokelvin temperatures enhances their matter wave characteristics. Here, we report the observation of coherent quantum tunneling of a bonded cluster composed of 5 ultracold rubidium-87 atoms, collectively forming a massive object of 435 u. Using a double-well superlattice, integer occupancy states are prepared, with atoms bonded via strong on-site interactions. We demonstrate that the exponential base of tunneling strength can be tuned to approach unity, drastically reducing its decay for heavier masses and enabling a scalable strategy. Moreover, tunneling is harnessed to create spatially separated Schr\"{o}dinger-cat states (~320 nm apart), achieving quantum enhancement in measurements. This work markedly raises the mass threshold for quantum tunneling and paves the way for quantum metrology with massive particles.
• Abstract（参考訳）: トンネル現象(英: Tunneling)は、電子のような低質量の粒子で典型的に観測される真の量子現象である。 しかし、物質波透過深さの指数減衰により質量が増加すると急速に減少する。 ナノケルビン温度への冷却原子は物質波の特性を高める。 ここでは、5つの超低温ルビジウム-87原子からなる結合クラスターのコヒーレント量子トンネルの観測を報告する。 ダブルウェル超格子を用いると、整数占有状態が準備され、原子は強いオンサイト相互作用によって結合する。 トンネル強度の指数的基底は統一に近づくように調整でき、重い質量に対する崩壊を劇的に減らし、スケーラブルな戦略を可能にすることを実証する。 さらに、トンネルは空間的に分離されたSchr\"{o}dinger-cat状態(約320nm)を発生させ、測定における量子エンハンスメントを実現する。 この研究により、量子トンネルの質量しきい値が著しく上昇し、巨大粒子による量子力学の道が舗装される。

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