論文の概要: Light-induced Frequency Shift and Relaxation of Ground-State 3He via Metastability-Exchange Collisions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.01313v1
• Date: Mon, 03 Nov 2025 07:56:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-05 20:56:29.063502
• Title: Light-induced Frequency Shift and Relaxation of Ground-State 3He via Metastability-Exchange Collisions
• Title（参考訳）: 準安定-交換衝突による地中3Heの光誘起周波数シフトと緩和
• Authors: L. Y. Wu, H. Yan,
• Abstract要約: 我々は光シフトによって生じる3He核スピンにおける新しい周波数シフトと緩和の源を同定する。 我々は、この光誘起効果を記述する理論モデルを開発し、低磁場におけるその重要性を強調する。 本実験により,MECによる3He核スピンと光の結合が明らかとなり,MECによる3He核スピンの量子レベルでの光学的操作の可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Metastability-exchange collisions (MECs) lie at the heart of metastability-exchange optical pumping (MEOP) in 3He, enabling the transfer of polarization from the metastable state to the ground state, as well as the optical detection of nuclear magnetic resonance. Leveraging MECs, optically pumped 3He nuclear magnetometers have been developed since the earliest demonstrations of MEOP. However, it also induces an additional frequency shift and relaxation of the nuclear spin precession, thereby limiting the sensitivity of the magnetometer. In this work, we identify a new source of frequency shift and relaxation in the 3He nuclear spin, arising from the light shift. This effect arises from an MEC-mediated interaction between light and the nucleon spin. We develop a theoretical model to describe this light-induced effect and highlight its significance in low magnetic fields. This effect is experimentally demonstrated, and its dependence on various parameters -- including magnetic field strength, light intensity, and wavelength -- is investigated. Our result provides a better understanding of the frequency shift and relaxation of 3He spin precession under MEOP conditions. Moreover, our experiment reveals an MEC-mediated coupling between the 3He nuclear spin and light, which may indicate the feasibility of MEC-assisted optical manipulation of 3He nuclear spins at the quantum level, as proposed in several theoretical schemes.
• Abstract（参考訳）: 転移性・交換性衝突(MECs)は転移性・交換性光ポンピング(MEOP)の中心に位置し、準安定状態から基底状態への偏光の移動と核磁気共鳴の光学的検出を可能にする。 MECを活用して光学ポンピングされた3He核磁気センサは、MEOPの初期のデモンストレーションから開発されてきた。 しかし、これはまた、核スピンの沈降のさらなる周波数シフトと緩和を誘導し、磁気センサの感度を制限させる。 本研究では,光シフトによる3He核スピンの周波数シフトと緩和の新たな源を同定する。 この効果は、光と核子スピンの間のMECによる相互作用から生じる。 我々は、この光誘起効果を記述する理論モデルを開発し、低磁場におけるその重要性を強調する。 この効果は実験的に実証され、磁場強度、光強度、波長など様々なパラメータに依存する。 その結果,MEOP条件下での3Heスピン沈降の周波数シフトと緩和について,よりよく理解できるようになった。 さらに,本実験により,MECによる3He核スピンと光の結合が明らかとなり,いくつかの理論的スキームで提案されているように,MECによる3He核スピンの量子レベルでの光学的操作の可能性が示唆された。

関連論文リスト

• A New Bite Into Dark Matter with the SNSPD-Based QROCODILE Experiment [55.46105000075592]
  低エネルギー(QROCODILE)におけるダークマターインシデントのための量子分解能線極低温観測による最初の結果を示す。 QROCODILE実験では、暗黒物質散乱と吸収の標的とセンサーとして、マイクロワイヤベースの超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)を使用している。 サブMeVダークマター粒子と30keV以下の質量との相互作用に関する新たな世界的制約を報告した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-20T19:00:00Z)
• Nonreciprocal recovery of electromagnetically induced transparency by wavenumber mismatch in hot atoms [0.0699049312989311]
  3段階の原子はしご系では、プローブと制御フィールドが共伝播しているときに、ドップラーは電磁誘導透過(EIT)の可視性を制限する。 k_pk_c$のときの原子速度関数として結合レーザーにdressした状態の交叉を避けるメカニズムを示す。 熱ルビジウム原子を用いた簡単なRydberg-EITシステムにおいて、非相互性は波長ミスマッチによってどのようにスケールするかを検証し、その効果を実験的に示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-03T16:11:16Z)
• Electromagnetically Induced Transparency and Optical Pumping in the Hyperfine Paschen-Back Regime [0.0]
  電磁誘導透過(EIT)および光ポンピング条件下での高磁場中でのルビジウム蒸気の実験を報告する。 1.1Tの静磁場は核スピンと電子スピンを分離し、ゼーマン効果を介して各磁場をシフトさせる。 このシステムの清浄さは、熱蒸気における量子制御の能力を大幅に向上させると結論付けている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-17T15:05:14Z)
• Engineering quantum control with twisted-light fields induced optical transitions [0.0]
  光渦ビームとしても知られるツイスト光を応用した新しい量子制御法が提案されている。 この方法は、空間的に調整された電場と磁場を導入し、原子選択規則を書き換える。 光渦による工学的な光-物質相互作用は、実験原子と分子のプラットフォームに有用である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-30T12:51:23Z)
• All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond [52.77024349608834]
  マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。 我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。 この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z)
• Sensing of magnetic field effects in radical-pair reactions using a quantum sensor [50.591267188664666]
  特定の化学反応における磁場効果(MFE)は、過去50年間によく確立されてきた。 我々は、局所的なスピン環境とセンサーとの結合を考慮して、ラジカル対の精巧で現実的なモデルを採用する。 2つのモデル系に対して、ラジカル対とNV量子センサの弱い結合状態においても検出可能なMFEの信号を導出する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-28T12:56:15Z)
• Controlled coherent dynamics of [VO(TPP)], a prototype molecular nuclear qudit with an electronic ancilla [50.002949299918136]
  本稿では,[VO(TPP)](バナジルテトラフェニルポルフィリン酸塩)が量子計算アルゴリズムの実装に適していることを示す。 超微細相互作用によって結合された電子スピン1/2を核スピン7/2に埋め込み、どちらも顕著なコヒーレンスによって特徴づけられる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-15T21:38:41Z)
• Spin Entanglement and Magnetic Competition via Long-range Interactions in Spinor Quantum Optical Lattices [62.997667081978825]
  超低温物質中における空洞を介する長距離磁気相互作用と光学格子の効果について検討した。 競合シナリオを導入しながら,グローバルな相互作用がシステムの根底にある磁気特性を変化させていることが判明した。 これにより、量子情報目的のためのロバストなメカニズムの設計に向けた新しい選択肢が可能になる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-16T08:03:44Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。