論文の概要: Infrared absorption spectroscopy of a single polyatomic molecular ion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.19687v1
- Date: Mon, 24 Nov 2025 20:48:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-26 17:37:04.153152
- Title: Infrared absorption spectroscopy of a single polyatomic molecular ion
- Title（参考訳）: 単一多原子分子イオンの赤外吸収分光
- Authors: Zhenlin Wu, Tim Duka, Mariano Isaza-Monsalve, Miriam Kautzky, Vojtěch Švarc, Andrea Turci, René Nardi, Marcin Gronowski, Michał Tomza, Brandon J. Furey, Philipp Schindler,
- Abstract要約: 単一分子イオン中赤外振動遷移における非破壊吸収分光法について報告する。
この方法は、複雑な多原子分子の量子的非破壊測定へのマイルストーンである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.263065686416362
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Absorption spectroscopy is a fundamental tool for probing molecular structure. However, performing absorption spectroscopy on individual molecules is challenging due to the low signal-to-noise ratio. Here, we report on a nondestructive absorption spectroscopy on a mid-infrared vibrational transition in a single molecular ion that is co-trapped with an atomic ion. The absorption of a single photon is detected via the momentum transfer from the absorbed photon onto the molecule. This recoil signal is amplified using a non-classical state of motion of the two-ion crystal and subsequently read out via the atomic ion. We characterize the recoil detection method and use it to investigate the interaction between femtosecond laser pulses and the O-H stretching vibration in individual CaOH+ molecular ions. Furthermore, we present the single-photon absorption spectrum obtained for the vibrational transition. This method represents a milestone towards quantum non-demolition measurements of complex polyatomic molecules, providing high-fidelity methods for preparation and measurement of the quantum state of a wide range of molecular species.
- Abstract（参考訳）: 吸収分光は分子構造を探索するための基本的な道具である。
しかし、信号対雑音比が低いため、個々の分子で吸収分光を行うことは困難である。
ここでは、原子イオンと共分散した単一分子イオン中の中赤外振動遷移における非破壊吸収分光について報告する。
単一の光子の吸収は、吸収された光子から分子への運動量移動によって検出される。
このリコイル信号は、2イオン結晶の非古典的な運動状態を用いて増幅され、その後原子イオンを介して読み出される。
フェムト秒レーザーパルスと各CaOH+分子イオン中のO-H伸張振動の相互作用を解析するために, このリコイル検出法を特徴付ける。
さらに,振動遷移のために得られた単一光子吸収スペクトルについて述べる。
この方法は、複雑な多原子分子の量子非破壊測定へのマイルストーンであり、幅広い分子種の量子状態の調製と測定のための高忠実な方法を提供する。
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