Die span van akademikus GUO Guangcan van die Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van China (USTC) van die Chinese Akademie van Wetenskappe het belangrike vordering gemaak in die navorsing van koue atoom super-resolusie beelding. Die span het superresolusiebeelding van 'n enkele ioon in 'n ioonvangstelsel behaal. Die resultate is gepubliseer in Physical Review Letters.
Die koue atoomstelsel is 'n ideale eksperimentele platform vir die bestudering van kwantumfisika, sowel as 'n belangrike fisiese stelsel vir eksperimentele navorsing oor kwantumsimulasie, quantum computing, en kwantumpresisiemeting. Een van die kern eksperimentele tegnieke in die koue atoomstelsel is hoë-resolusie enkeldeeltjiebeelding. In die afgelope tien jaar het die mikroskopiese beeldtegnologie van die koue atoomstelsel vinnig ontwikkel. Die nuut ontwikkelde tegnologieë word egter steeds beperk deur die fundamentele optiese diffraksielimiet, en die resolusie kan slegs die orde van optiese golflengte bereik. Dit is moeilik om kwantumverskynsels te bestudeer wat verband hou met die besonderhede van die golffunksie. Om sulke probleme te bestudeer, vereis optiese super-resolusie beelding.
Optiese superresolusiebeelding het ontwikkel tot 'n volwasse hulpmiddel op die gebied van chemie en biologie. Weens die kompleksiteit van koue-atoom-eksperimente is dit egter uiters uitdagend om superresolusie-beeldingstegnologie op koue-atoomstelsels toe te pas. Voor dit het die wêreld nog nie vordering gemaak met die direkte superresolusiebeelding van enkelatome (ione) nie.
In hierdie studie het die navorsers die hoofgedagte van die Stimulated Emission Depletion (STED) mikroskopie in die klassieke super-resolusie beeldingveld aangeneem en dit gekombineer met die atoomkwantumtoestand-inisialisering en leestegnologie van die koue atoomstelsel. Hulle het vir die eerste keer super-opgeloste beelding van 'n enkele koue atoom (ioon) direk besef.
Eksperimentele resultate het getoon dat die ruimtelike resolusie van die beeldmetode die diffraksielimiet met meer as een orde kan oorskry, en die beeldresolusie van 175 nm kan bereik word deur 'n objektieflens met 'n numeriese diafragma van slegs 0.1 te gebruik.
Om die tydresolusievoordeel van hierdie metode verder te demonstreer, het die navorsers beide 'n tydresolusie van 50 ns en 'n enkelioonposisionering bereik akkuraatheid van 10 nm, en het hierdie metode gebruik om die vinnige harmoniese ossillasies van die ioon in die lokval duidelik vas te vang. Teoreties kan die ruimtelike resolusie verder verbeter word tot onder 10 nm deur die numeriese diafragma van die beelddoelwit en die middeluitsterwingsverhouding van die uitgeputte lig (die doughnutkol) te verhoog.
Hierdie eksperimentele tegniek kan uitgebrei word na die multi-liggaam en korrelasie meting van koue atoom sisteme, en het goeie verenigbaarheid met ander koue atoom sisteme. Dit kan toegepas word op optiese roosters, neutrale atoom optiese pincet, en koue atoom-ioon hibriede stelsels.
Verwysing: "Super-opgeloste beelding van 'n enkele koue atoom op 'n Nanosekonde-tydskaal" deur Zhong-Hua Qian, Jin-Ming Cui, Xi-Wang Luo, Yong-Xiang Zheng, Yun-Feng Huang, Ming-Zhong Ai, Ran He , Chuan-Feng Li en Guang-Can Guo, 23 Desember 2021, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.127.263603
