两个研究团队分别实现利用导线冷却耦合的远程离子

产业资讯 量科网 2022-02-23 15:49

最近,两个独立工作的研究小组已经成功地使用导线将远程的离子耦合在一起。两个团队都表明,单个粒子可以通过连接它们的金属线产生的镜像电荷来感知彼此。在第一项努力中,加州大学伯克利分校的一个团队在一个小范围内将两个离子连接起来,通过冷却一个离子来减缓另一个离子的升温速度。在第二项工作中,一个国际研究小组通过冷却第一个离子并将谐振器应用于导线,成功地冷却了第二个离子。

两个研究团队分别实现利用导线冷却耦合的远程离子

从量子研究到进行精确计量,冷却被俘获的带电粒子已成为现代物理学的重要组成部分。最近,物理学家开始进行一些包含共鸣冷却(sympathetic cooling)的实验,这些实验通常涉及非常近距离的粒子间的库仑相互作用。虽然这样的实验已被证明是卓有成效的,但物理学家希望能够对相距较远的粒子进行类似的实验。

在这两项新的努力中,两个团队都成功证明了可以使用在某些方面类似于儿童制作的旧锡罐电话的方法来实现该目标。两个研究团队的设计都是围绕这样一个事实,即当粒子被单独放置时,离子在室温下由于会与环境发生相互作用,它们会慢慢地变暖。第一个团队在《物理评论快报》杂志上发表了他们的研究结果,第二个团队在《自然》杂志上发表了他们的工作。

第一个团队的工作是在彼此相距0.6毫米的距离处捕获两个钙离子。这两个陷阱是通过在平面晶片上蚀刻电极制成的。然后研究人员在两者之间连接一根细线,并在测量其中一个离子热量的同时冷却另外一个离子。他们发现冷却一个离子会减慢另一个离子的升温速度。这说明第一个离子的共鸣冷却是通过导线进行的。

第二组国际研究小组的工作与第一组类似。他们用激光冷却了一对相距9厘米的铍离子中的一个,然后同时测量了第二个离子的变化。但他们还增加了一个谐振器,这增加了共鸣冷却的冷却距离和强度。其研究结果是第二离子也被冷却了下来。(编译:Qtech)