Quantum Manipulation of Nuclear Spin of Ortho-H2 Molecule in Solid Hydrogen

固体氢中邻H2分子核自旋的量子操纵

基本信息

  • 批准号:
    15340131
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We carried out the researches to establish a basis for manipulating nuclear-spin quantum-coherence of ortho-hydrogen molecule in solid hydrogen. Simultaneously, we developed a method to manipulate optical processes using optical nanofiber ; it was originally proposed to introduce a strong light into the solid hydrogen.Regarding the ortho-hydrogen project, we developed a highly-stable single-frequency cw laser at 2.4 μm wavelength using doubly-resonant OPO-technique. Ortho-hydrogen infrared transition (v=1-0, J=1-1) was measured systematically. We showed that the transition reveals an ultra-narrow spectral width of 1.6 MHz HWHM. This width is the narrowest width observed just using simple absorption spectroscopy, without using any nonlinear laser-spectroscopic method. Although density of ortho-hydrogen is very low 40 ppm, the peak absorption of 1-cm solid hydrogen crystal reaches to 60% ; it is due to the ultra-narrow spectral feature. We demonstrated also that the vibration-rotation sp … More ectrum splits into three components with splittings of about 10 MHz. The origin of the splitting may be understood due to breaking of magnetic degeneracy of J=1 state into three sublevels via crystal field. The observations have demonstrated that the ortho-hydrogen embedded in solid-parahydrogen is a unique system for realizing quantum coherence control in solid. The observed degeneracy breaking may open a new possibility to realize a new Raman three level scheme without magnetic field.Regarding the nanofiber, we established a method to produce nanofibers with diameter from 1μm to 400 nm with transmission of 80%. We showed theoretically a unique possibility to develop optical processes using nanofibers, very different from those in free space ; a key point is to confine both optical field and atoms/molecules into a submicron space around a nanofiber. We can manipulate single atom/molecule transition just using single photon. Moreover, spontaneous emission of atom/molecule near the nanofiber is strongly modified to emit photons into a guided mode of a nanofiber. We have observed experimentally the unique features of confinement in February of 2006. The observations imply that the nanofiber technique may open a new category of quantum optics. Less
我们进行了研究,以建立操纵固体氢中正氢分子的核旋转量子量子的基础。同时,我们开发了一种使用光学纳米纤维来操纵光学过程的方法。最初提议将强光引入固体氢气。对正式氢化项目进行了重新介绍,我们使用双谐波Opo-Technique在2.4μm波长下开发了高稳定的单频CW激光器。系统地测量了正氢红外转变(V = 1-0,J = 1-1)。我们表明过渡显示了1.6 MHz HWHM的超鼻中光谱宽度。该宽度是仅使用简单的抽象光谱观察到的最狭窄宽度,而无需使用任何非线性激光光谱法。尽管正氢的密度非常低40 ppm,但1厘米固体晶体晶体的峰值抽象达到60%。这是由于超鼻涕的光谱特征。我们还证明了振动旋转SP…更多的Etrum分为三个组件,分裂约为10 MHz。由于将j = 1状态的磁归化分解为三个级别的晶体场,因此可以理解分裂的起源。该观察结果表明,固定在固定质量中的正源于固定系统是实现固体中量子相干控制的独特系统。观察到的退化破裂可能打开了一种新的可能性,可以实现一个新的拉曼三级方案而无需磁场。主看纳米纤维,我们建立了一种生产直径从1μm到400 nm的纳米纤维,传输为80%。我们展示了使用纳米纤维与自由空间中的纳米纤维开发光学过程的独特可能性。一个关键点是将光场和原子/分子都限制在纳米纤维周围的亚微米空间中。我们可以仅使用单个光子来操纵单个原子/分子过渡。此外,对纳米纤维附近原子/分子的无赞助商发射进行了强烈的修改,以将照片散发到纳米纤维的指导模式中。我们已经在2006年2月在实验上观察到了限制的独特特征。观察结果表明,纳米纤维技术可能会打开新类别的量子光学元件。较少的

项目成果

期刊论文数量(51)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A.K.Patnaik, J.Q.Liang, K.Hakuta: "Engineering the dispersion of a fiber mode via molecular coherence"Journal of Modern Optics. 50. 2595-2604 (2003)
A.K.Patnaik、J.Q.Liang、K.Hakuta:“通过分子相干性设计光纤模式的色散”现代光学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
"光の自然放出と誘導放出、そして光応答の操作と制御"、「アインシュタインと21世紀の物理学」(日本物理学会編)
《光的自发发射和受激发射,以及光响应的操纵和控制》,《爱因斯坦与21世纪物理学》(日本物理学会编)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Fam Le kien;K.Hakuta;白田耕蔵;白田耕蔵
  • 通讯作者:
    白田耕蔵
Resonantly enhanced four-wave mixing in a modified double-A scheme : Effect of the decay of the upper level
改进的双 A 方案中的谐振增强四波混频:上能级衰减的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Fam Le Kien;K.Hakuta
  • 通讯作者:
    K.Hakuta
Observation of multiorder coherent Raman sidebands in solid hydrogen film
固体氢膜中多级相干拉曼边带的观察
"光の自然放出と誘導放出、そして光応答の操作と制御"、アインシュタインと21世紀の物理学(日本物理学会編)
《光的自发发射和受激发射,以及光响应的操纵和控制》,《爱因斯坦与21世纪物理学》(日本物理学会编)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Fam Le kien;K.Hakuta;白田耕蔵;白田耕蔵;白田耕蔵;白田耕蔵
  • 通讯作者:
    白田耕蔵
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