Udvidelse af maserteknikker til Floquet-systemer

Et team af forskere tilknyttet flere institutioner i Kina og en i Tyskland har undersøgt muligheden for at udvide maserteknikker til Floquet-systemer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , gruppen beskriver deres tilgang til at skabe en ny type maser ved at forstærke radiofrekvenser i Floquet-systemer. Ren-Bao Liu, med det kinesiske universitet i Hong Kong, har udgivet et Perspectives-stykke i samme tidsskriftsudgave, der skitserer tidligere arbejde med at udvide masers muligheder og det arbejde, som teamet har udført på denne seneste indsats.

Masere er enheder, der stimulerer strålingsemissioner til at generere elektromagnetisk stråling i samme område som mikrobølger. De bruges i øjeblikket i kommunikation, spektroskopi og metrologi applikationer. På grund af deres egenskaber, videnskabsmænd mener, at de kan bruges i andre mere eksotiske applikationer, såvel, såsom studiet af mørkt stof. De fleste masere virker ved at bruge overgange mellem stationære kvantetilstande. I denne nye indsats, forskerne forestillede sig en Floquet-maser, der ville fungere ved at bruge en frekvenskam faselåst og adskilt af en modulationsfrekvens. Sådan en maser, de bemærker, ville give en ny platform til at studere eksotisk fysik, såsom kvante mange-krops systemer.

Maseren skabt af holdet begyndte med en laser, der affyrede en stråle gennem en bølgeplade mod en polariserende stråledeler. De splittede stråler rejste derefter til et moduleret magnetfelt med lavfrekvent periodicitet. Et magnetfelt blev derefter påført kernespindene af en prøve af xenon-129, som blev påvist via en spin-udveksling med en lille samling af rubidium-87 atomer. Spin-overgangssignalerne blev derefter forstærket og sendt til spoler, der genererede et andet feedback-magnetfelt. Resultatet var et magnetfelt, der skabte de øvre og nedre stiger af periodisk modulerede kvantetilstande, også kendt som Floquet-stater. Test af enheden viste, at den var i stand til at konvertere modulerende signaler ved 1 til 100 Mhz til høje overgangsfrekvenser over 10 Hz, af en ultrasmal spektral linjebredde på mindre end 0,3 Mhz.

Forskerne foreslår, at deres maser kan bruges til at måle lavfrekvente magnetiske felter ved følsomheder på subpicotesla-niveau, hvilken, de bemærker, kunne spille en rolle i søgen efter mørkt stof.

© 2021 Science X Network