具有仄秒级相位稳定性的核激发态的相干 X 射线-光学控制

量子动力学的相干控制是众多基础研究与应用的关键。在可见光或更长波长域，近共振光场已成为控制电子动力学的主要工具。近来，极紫外范围内的相干控制得以演示，其所用光场的计时稳定性达到数阿秒水平。在硬 X 射线能量下，M"ossbauer 核具有窄的核共振，且这些共振的光谱学是研究物质磁、结构与动力学性质的广泛使用的工具。已表明，利用多种控制技术可显著推进 M"ossbauer 光谱学的威力与范围。然而，利用近共振 X 射线场对原子核的相干控制仍是一项开放挑战，部分原因也在于 X 射线光在数仄秒范围极端稳定性要求。在此，我们演示了此类控制，并利用两束 X 射线脉冲的相对相位在受激辐射与增强的相干激发之间切换核动力学。为此，我们提出并实现了一种将现代 X 射线设施输出的单脉冲整形为可调双脉冲的方法，其在数仄秒水平上具备所需稳定性。我们的结果开启了针对原子核的相干光学控制，并为核 Ramsey 光谱学与类自旋回波技术铺平道路，这些不仅为推进核量子光学提供关键概念，也为可能的 X 射线钟与频率标准提供必要要素。作为长期展望，我们设想核非平衡动力学的时域分辨研究，这是 M"ossbauer 科学中一项长期存在的开放挑战。