『南极洲』《自然》一周论文导读丨人类细胞体节时钟的体外特征( 三 )
Spin-cooling of the motion of a trapped diamond
被捕获钻石运动的自旋冷却
▲ 作者:T. Delord、P. Huillery、L. Nicolas、G. Hétet
▲ 链接:
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2133-z
▲ 摘要
观察和控制宏观量子系统一直是量子物理研究的驱动力 。 特别是 , 单个量子系统和机械振荡器之间的强耦合正在被积极地研究 。 虽然用自旋系统的相干控制机械运动的读出和用原始振荡器单自旋读出都已得到证明 , 但使用长寿命电子自旋对宏观物体运动的温度控制尚未见报道 。
在这里 , 研究人员观察了被捕获的微金刚石的运动的自旋相关扭矩和自旋冷却 。 利用微波和激光的联合激发氮—空位中心自旋 , 以作用于金刚石定向 , 并通过一个动态的反作用来冷却金刚石振动 。 此外 , 通过在非线性系统中驱动系统 , 研究人员证明了自旋—机械耦合激发的双稳定性和自持续相干振荡 , 这为自旋驱动非经典运动状态的产生提供了前景 。
研究人员表示 , 这种由电场梯度在真空下保持在一定位置的悬浮金刚石 , 可以作为一个罗盘 , 具有可控的损耗 , 在高精度扭矩传感、模拟自旋玻色子问题和探测量子相变方面有潜在的用途 。
在单自旋极限下 , 利用超纯纳米级金刚石 , 研究人员可以在环境条件下实现氮—空位中心自旋的量子非自毁读出 , 实现遥远的单个自旋之间的确定性纠缠和物质波干涉测量 。
▲ Abstract
Observing and controlling macroscopic quantum systems has long been a driving force in quantum physics research. In particular, strong coupling between individual quantum systems and mechanical oscillators is being actively studied. Whereas both read-out of mechanical motion using coherent control of spin systems and single-spin read-out using pristine oscillators have been demonstrated, temperature control of the motion of a macroscopic object using long-lived electronic spins has not been reported. Here we observe a spin-dependent torque and spin-cooling of the motion of a trapped microdiamond. Using a combination of microwave and laser excitation enables the spins of nitrogen–vacancy centres to act on the diamond orientation and to cool the diamond libration via a dynamical back-action. Furthermore, by driving the system in the nonlinear regime, we demonstrate bistability and self-sustained coherent oscillations stimulated by spin–mechanical coupling, which offers the prospect of spin-driven generation of non-classical states of motion. Such a levitating diamond—held in position by electric field gradients under vacuum—can operate as a ‘compass’ with controlled dissipation and has potential use in high-precision torque sensing, emulation of the spin-boson problem and probing of quantum phase transitions. In the single-spin limit and using ultrapure nanoscale diamonds, it could allow quantum non-demolition read-out of the spin of nitrogen–vacancy centres at ambient conditions, deterministic entanglement between distant individual spins and matter-wave interferometry.
遗传学 Genetics
A genomic and epigenomic atlas of prostate cancer in Asian populations
亚洲人群前列腺癌的基因组和表观基因组图谱
▲ 作者:Jing Li、Chuanliang Xu、Yinghao Sun , et al.
▲ 链接:
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2135-x
▲ 摘要
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