Ultracold Molecular Ions Prepared Via Sympathetic Cooling - A New Frontier for Quantum Interactions and Fundamental Physics
通过交感冷却制备超冷分子离子——量子相互作用和基础物理学的新领域
基本信息
- 批准号:1806288
- 负责人:
- 金额:$ 52万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2021-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This award supports the development of techniques to open and explore a new frontier in physics: the production and study of ultracold polar molecular ions. It is expected that the ability to produce such samples could lead to significant technological and fundamental scientific advancements. This includes potentially learning how to control chemistry in the quantum regime, which could aid novel materials and drug design; creating a platform that could be useful in producing a robust and scalable quantum computer; allowing new probes of quantum matter and charge transport; understanding the formation of interstellar clouds; and precision measurement of molecular structure for tests of fundamental physics. The main research objective of this project is to further optimize the methods of cold polar molecular ion production and begin developing the techniques necessary to enable the expected technological and fundamental advancements. As such, this project has the ability to aid the progress of science and in the longer term bolster national prosperity and security.Because molecular ions are easily trapped for many minutes in radio-frequency ion traps, there are possibilities for cooling and interrogation that are not applicable to neutral atoms and molecules. Therefore, this team is developing a technique where molecular ions are co-trapped with laser cooled atomic ions for sympathetic cooling of their motion. The molecules are then immersed in a cloud of laser-cooled calcium atoms which cool the molecular internal quantum states. In this way, cold ground-state molecular ions should be produced. This team will work to answer three challenges facing the field: 1.) Can chemical reactions between atoms and molecular ions be controlled? 2.) Can we produce molecular ions in the absolute internal ground state? 3.) What is the coherence time of the rotational qubit of a molecular ion in a Paul trap?This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该奖项支持开放和探索物理领域的新领域的技术的发展:超低极性分子离子的生产和研究。预计生产此类样本的能力可能会导致重大的技术和基本科学进步。这包括可能学习如何控制量子状态中的化学,这可以帮助新颖的材料和药物设计;创建一个可能有助于生产可靠且可扩展的量子计算机的平台;允许新的量子物质和电荷运输探针;了解星际云的形成;和精确测量基本物理测试的分子结构。该项目的主要研究目标是进一步优化冷极性分子离子产生的方法,并开始开发能够实现预期技术和基本进步所需的技术。因此,该项目具有协助科学进步的能力,并且从长期来看,可以增强国家繁荣和安全性。因为分子离子很容易被捕获在无线电频率离子陷阱中,因此有可能进行冷却和审讯,不适用于中性原子和分子。因此,该团队正在开发一项技术,其中分子离子与激光冷却原子离子共同捕获以交照冷却其运动。然后将分子浸入冷却分子内部量子状态的激光冷却钙原子的云中。这样,应产生冷态分子离子。该团队将努力回答该领域面临的三个挑战:1。)是否可以控制原子和分子离子之间的化学反应? 2.)我们可以在绝对内部基态下产生分子离子吗? 3.)保罗陷阱中分子离子旋转量子的连贯时间是什么?该奖项反映了NSF的法定任务,并且使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准,被认为值得通过评估来获得支持。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dipolar quantum logic for freely rotating trapped molecular ions
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- 作者:Hudson, Eric R.;Campbell, Wesley C.
- 通讯作者:Campbell, Wesley C.
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- 作者:Li, Ming;Mills, Michael;Kotochigova, Svetlana
- 通讯作者:Kotochigova, Svetlana
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- 发表时间:2019-05
- 期刊:
- 影响因子:21.8
- 作者:P. Puri;Michael Mills;I. Simbotin;J. Montgomery;R. Côté;Christian Schneider;A. Suits;E. Hudson
- 通讯作者:P. Puri;Michael Mills;I. Simbotin;J. Montgomery;R. Côté;Christian Schneider;A. Suits;E. Hudson
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- 影响因子:1.6
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- 通讯作者:Hudson, Eric R.
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- 发表时间:2020-09-14
- 期刊:
- 影响因子:8.6
- 作者:Campbell, Wesley C.;Hudson, Eric R.
- 通讯作者:Hudson, Eric R.
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