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物理:固体人工原子の振幅分光法

Nature 455, 7209 doi: 10.1038/nature07262

量子系のエネルギー準位構造は、量子系の挙動を決める基本的な役割を果たし、吸収スペクトルや発光スペクトルにおける離散的な線やその特徴として観測できる。通常、スペクトルは周波数分光法を使って測定され、この場合は駆動する調和電磁場の周波数を特定のエネルギー準位間隔と共鳴するように調節する。この手法は天然または人工の原子や分子を含むさまざまな物理系で使われて成功しているが、どのような場合でも簡単に適用できる手法ではなく、数十から数百ギガヘルツの領域の周波数では極めて難しい問題となっている。本研究では、我々は相補的な方法の1つとして、振幅分光法を導入した。この方法では、固定した周波数の調和駆動場を、人工原子に対し、そのエネルギー準位間の反発交差を経由させながら掃引する。分光情報はこの系の応答の振幅依存性から得られるため、広帯域の周波数を使う方法にみられる多数の限界を克服できる。この結果得られる「分光ダイヤモンド」、すなわち、特定の準位ペア間の遷移が起こるパラメータ空間中の領域は、干渉パターンと占有の反転分布をみせ、これらは原子のスペクトルを識別するのに使うことができる。振幅分光法では、プローブするエネルギースケールより数桁小さい駆動周波数1個だけを使って極めて幅広い帯域にわたって系を操作し、特性評価する手段が得られる。

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