原子がレーザー光と相互作用すると、それらは光子で「服を着た」ようになり、服装された原子または「服装状態」として知られる準粒子が作成されます。これらの服を着た原子には、変更されたエネルギーレベルや相互作用など、変化した特性があります。
バーゼル大学、マックスプランク量子光学研究所、スイスナノサイエンス研究所の物理学者が率いる研究チームは、レーザー光で照らされた閉じ込められたセシウム原子の正確な測定を実施しました。レーザーの周波数、強度、および偏光を慎重に制御することにより、レーザー光子によって媒介される新しい原子原子相互作用の出現を観察しました。
驚くべきことに、これらの相互作用はレーザー光の特定の特性に依存していました。たとえば、研究者は、服装された原子がレーザーの偏光と排出（レーザー遷移と原子遷移の周波数差）に応じて、反発または引力を示すことができることを発見しました。
「我々の結果は、光が原子の内部構造だけでなく、互いに相互作用することも操作できることを示しています」と、バーゼル大学とマックスプランクQuantum Optics研究所の研究者であるLukas Bruder博士は述べています。 「これにより、カスタマイズされた相互作用を備えた量子システムを設計するための新しい道が開かれます。これは、量子シミュレーションと量子情報処理に関連する可能性があります。」
さらに、チームは、暗黒物質の候補である視床粒子を検索する際に、服装された原子の潜在的な応用を調査しました。軸は光子と相互作用すると予測されており、服装された原子のユニークな特性は、軸を検出する実験の感度を高める可能性があります。
「服装された原子における修正された原子原子相互作用は、軸索検索のための新しいプラットフォームを提供する可能性があります」と、バーゼル大学のフィリップ・トルートレイン教授は述べています。 「私たちの発見は、軸を直接検出し、暗黒物質の性質に光を当てるように設計された将来の実験を刺激する可能性があります。」
この研究では、量子シミュレーション、量子情報処理、基本粒子の調査など、さまざまな領域における服装原子の豊富な物理学と潜在的な応用を強調しています。この分野でのさらなる研究は、量子の世界に対するさらに顕著な現象と洞察を明らかにする可能性があります。
