Enhanced trapping of colding lithium by using the multiple-sideband cooling in a two-dimensional magneto-optical trap
如今，在简化的实验装置中捕获大量锂具有困难和挑战。本文利用二维磁光阱（2D MOT）中的多边带冷却技术，对三维磁光阱（3D MOT）中\textsuperscript{6} Li的俘获效率进行了实验研究。为了提高捕获原子的数量，我们将冷却光谱展宽到102 MHz，由7个频率分量组成，然后用$6.0\times10^8$捕获原子，其数量约为单频冷却的4倍。分析了俘获速度和原子序数与激光失谐量的关系，实验结果与基于简单二能级模型的理论预测符合得很好。我们还分析了碱金属由于精细结构交换碰撞的损失率，发现多边带冷却对锂特别有效。
2015-05-14 physics.atom-ph physics.optics
A new quantum gas apparatus for ultracold mixtures of K and Cs and KCs ground-state molecules
我们提出了一种新的量子气体装置，用于超冷K和Cs原子混合物和超冷KCs基态分子样品。我们通过产生39 K和133 Cs的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）来展示该装置的能力，其方式最终将允许在一个实验周期内连续凝聚，精确的样品重叠，以及原子到KCs分子的磁性缔合。冷凝物是独立产生的，不依赖于感应冷却。我们的方法是通用的，并适用于其他物种的组合时，这两个物种表现出显着不同的行为方面的损失机制和后激光冷却温度，即物种组合，使量子简并样品的并行生成的挑战。我们给出了一个展望，在未来的实验，涉及例如样品混合，分子形成，和运输到一个科学室的高分辨率空间成像的新的量子多体相位的基础上K-Cs。
2015-11-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
An adjustable-length cavity and Bose-Einstein condensate apparatus for multimode cavity QED
我们提出了一个新颖的腔QED系统，其中玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）被捕获在一个高精细光学腔中，该腔的长度可以被调节以访问单模和多模配置。我们证明了在这两种配置的原子系综腔的耦合。原子被限制在腔内的远偏离共振光偶极阱（FORT）或交叉光偶极阱通过横向取向的激光。多模腔QED为腔内BEC提供了完全出射的动态光晶格。这样的系统将使量子软物质的探索成为可能，包括超流近晶、超流玻璃、自旋玻璃以及神经形态联想记忆。
2014-11-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Combined ion and atom trap for low temperature ion-atom physics
我们报道了一种同时捕获空间重叠的离子和冷原子的实验装置和技术。这种装置的动机是在从热到超冷的温度范围内研究离子-原子过程。这个领域是一个很大程度上未经探索的物理学领域与冷囚禁原子。在这篇文章中，我们讨论了结合这两个陷阱的一般设计考虑，并提出了我们的实验装置。离子阱和原子阱的特征彼此独立。两者的同时操作，然后描述和实验签名的离子和冷原子的相互影响。最后，简要讨论了这种仪器在物理和化学中的几个问题上的应用。
2011-04-13 physics.atom-ph
A compact single-chamber apparatus for Bose-Einstein condensation of $^87$Rb
我们描述了一个简单而紧凑的单室装置，用于稳健生产$^87$ Rb玻色-爱因斯坦凝聚体。该装置由现成的组件构建，并且允许在< 30秒内生产> $3\times 10^5$原子的准纯冷凝物。这是使用由四极磁场和单个红色失谐激光束产生的混合陷阱来实现的[Y.- J. Lin等人，A 79，063631（2009）]。在同样的装置中，我们还实现了光塞四极阱中的冷凝[K。B. Davis等人，物理修订信函75，3969（1995）]，并表明低至70 mW的插入式激光器功率就足以用于冷凝，使得使用廉价的二极管激光器来追求这种方法是可行的。虽然非常紧凑，但我们的设备具有足够的光学通道用于复杂的实验，并且我们最近使用它来演示均匀光箱势中的凝聚[A。Gaunt等人，arXiv：1212.4453（2012）]。
2012-12-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
The Panopticon device: an integrated Paul-trap-hemispherical mirror system for quantum optics
我们设计并建造了一个新的实验装置，用于在光学质量半球镜的曲率中心捕获单个Ba $^+$离子。我们描述了整个装置的布局，制造和集成，包括一个高光学访问单片“3D打印”保罗陷阱，半球形反射镜，用于收集原子荧光的衍射限制真空透镜（NA = 0.7）和最先进的超高真空容器。该新装置能够研究诸如自发发射的强抑制和增强的量子电动力学效应，并且在单个光学模式中实现了31%的发射光的收集效率。
2020-10-17 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Micromotion-Synchronized Pulsed Doppler Cooling of Trapped Ions
我们提出并证明了一种新的方法，多普勒冷却捕获的离子晶体的微动幅度的分布可能是大的和不均匀的。该技术使用与陷阱RF同步的多普勒冷却光脉冲，当离子的速度接近节点时，该脉冲选择性地靶向离子，从而通过单一色调的冷却光在晶体上实现更均匀的冷却。我们提出了一个理论框架，描述了这种技术是实用的，并提供了一个简单的实验演示。
2023-02-09 physics.atom-ph
Collisional cooling of light ions by co-trapped heavy atoms
我们实验证明冷却被困离子与共捕获，更高质量的中性原子的碰撞。结果表明，较轻的$^{39}$ K $^{+}$离子，通过电离$^{39}$ K原子在磁光阱（MOT），当被困在离子阱中，随后允许通过与超冷，较重的$^{85}$ Rb原子在MOT碰撞冷却时，表现出较长的陷阱寿命比没有本地化的$^{85}$ Rb MOT原子。一个类似的冷却被困的$^{85}$ Rb $^{+}$离子由超冷$^{133}$ Cs原子在MOT中也证明了在不同的实验配置，以验证这种机制的离子冷却的局部和中心的超冷中性原子。我们的研究结果表明，本地化的冷原子冷却的离子持有任何质量比，从而使更广泛的一类原子离子系统的研究，无论其质量。
2016-12-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Deep laser cooling in optical trap: two-level quantum model
研究了偶极光阱中$^{24}$ Mg原子的激光冷却，泵浦场共振到窄$(3s3s)\,^1S_0 \rightarrow \, (3s3p)\,^{3}P_1$（$λ= 457$ nm）光跃迁.为了描述考虑量子反冲效应的光阱中原子的激光冷却，我们考虑两种量子模型。第一种是基于原子密度矩阵量子动力学方程的直接数值解，第二种是基于原子密度矩阵在偶极阱中振动态上分解的简化模型。研究了抽运场强度和失谐量对最小冷却能量和快速激光冷却的影响。
2017-06-06 physics.atom-ph
Magnetic transport apparatus for the production of ultracold atomic gases in the vicinity of a dielectric surface
我们提出了一个装置，设计用于研究原子与表面的相互作用，使用量子简并气体的$^{85}$ Rb和$^{87}$ Rb在室温电介质表面附近。待研究的表面是安装在超高真空（UHV）下的玻璃池中的玻璃Dove棱镜的超抛光面。为了保持对表面周围区域的良好的光学访问，磁输运被用于从容纳磁光阱（MOT）的单独真空室递送超冷原子。我们提出了一个详细的描述真空装置突出的新颖的设计特点，一个低姿态的MOT室和包括在运输path.We报告的障碍物周围的磁运输的表征和优化，实现运输效率的70%，可以忽略不计的加热。最后，我们展示了加载的混合光磁阱与$^{87}$ Rb和创建玻色-爱因斯坦凝聚体通过强制蒸发冷却接近的电介质表面。
2011-09-25 physics.atom-ph
Prospects for sympathetic cooling of molecules in electrostatic, ac and microwave traps
我们考虑如何被困分子可以被超冷原子同情冷却。作为一个原型系统，我们研究了LiH分子与超冷Li原子的共囚禁。我们计算了LiH + Li与初始处于基态和第一旋转激发态的分子的弹性和非弹性碰撞截面。然后，我们使用这些截面来模拟在静电阱，交流电阱和微波阱的交感冷却。在静态陷阱中，我们发现，非弹性损失太大，冷却是可行的，这个系统。交流和微波陷阱限制了基态分子，因此抑制了非弹性损耗。然而，在交流陷阱中的碰撞可以使分子从稳定的轨道变为不稳定的轨道，因此共振冷却伴随着陷阱损失。在微波阱中，没有这种损失，并且应该可以进行共振冷却。
2011-02-25 physics.atom-ph
Sub-Doppler laser cooling and magnetic trapping of erbium
我们研究磁光和磁陷铒的冷却机制。我们发现有效的子多普勒冷却在我们的陷阱，它可以坚持即使在大磁场由于近简并的两个朗德g因子。此外，一个连续加载的磁阱证明，我们观察到的温度低于25微开尔文。这些有利的冷却和俘获特性为稀土原子物理学提供了许多科学可能性，包括窄线宽激光冷却和光谱学，独特的碰撞研究，以及具有长程磁偶极耦合的简并玻色子和费米子气体。
2008-02-06 physics.atom-ph quant-ph
Simulated optical molasses cooling of trapped antihydrogen
本文通过蒙特卡罗模拟研究ALPHA实验中反氢的光学粘团冷却，揭示其因质量小和跃迁频率大而偏离标准冷却行为，并分析了激光强度及阱中相空间混合对多方向冷却的关键作用。
2025-02-09 physics.atom-ph
Population dynamics in sideband cooling of trapped ions outside the Lamb-Dicke regime
本文给出了浅势阱中原子离子光学边带冷却的模拟结果。在这样的阱中，离子不能被多普勒冷却到接近Lamb-Dicke区域（$η^2(2n+1) \ll 1$）。在Lamb-Dicke区之外，边带冷却动力学被各种Fock态的存在所改变，在这些Fock态中冷却变得非常缓慢。在我们的潘宁阱中捕获的钙离子实现了这样的情况，因此单级冷却对于在运动基态中制备离子是低效的。对于这些系统，有必要详细研究的冷却动力学，我们表明，它是可能的，以实现有效的基态冷却的优化冷却序列。我们还提出了模拟的冷却动力学的两个离子被困在一个潘宁陷阱，其中一个额外的运动模式的存在下，需要一个复杂的冷却序列，以冷却两个轴向模式的基态同时。此外，我们还研究了潘宁阱中单个离子的边带加热。
2018-12-06 physics.atom-ph quant-ph
Polarization gradient cooling of single atoms in optical dipole traps
实验研究了在紧聚焦偶极阱中单个$^{87}$ Rb原子的$σ^-$极化梯度冷却~（PGC），发现冷却极限强烈地依赖于阱场的极化.对于优化的冷却光功率，原子的温度在线偏振阱中达到~ $10.4(6)\,μ$ K，比圆偏振阱低大约五倍。PGC的抑制作用可以用俘获场诱导的虚拟磁场来定性解释。我们进一步证明，开关的陷阱偏振从线性到圆形PGC后只引起轻微的加热。
2017-07-19 physics.atom-ph quant-ph
Cooling atoms in an optical trap by selective parametric excitation
我们证明了通过光阱振动模的参量激发，从一个紧密的光阱中能量选择性地去除冷原子的可能性。利用阱势的非谐性，我们通过调节参量调制频率，选择性地去除能量最高的被囚禁原子或激发阱底原子。这个过程，这已被确定为一个可能的热源，也似乎是一个强大的方式，迫使蒸发冷却非谐波陷阱。
2001-04-10 physics.atom-ph
Optical cooling and trapping of tripod-type atoms with rectified radiation forces
提出了一种利用非单色光场中的整流辐射力实现共振原子三维全光冷却和囚禁的新方案。它可以应用于具有三脚架型能级结构的原子：具有量子跃迁F=1 \to F=0的原子（离子）。提出的方案提供了一个长期的囚禁这样的原子在深光诱导势阱。此外，原子温度可以通过在相当大的范围内（从超多普勒到亚多普勒值）改变场参数而连续变化，而不会破坏局域稳定性。
2010-09-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Molecular Laser-Cooling in a Dynamically Tunable Repulsive Optical Trap
最近的工作与激光冷却的分子在有吸引力的光学陷阱表明，差分AC斯塔克位移所产生的陷阱光本身可能成为问题，限制碰撞屏蔽效率，旋转相干时间，和激光冷却温度。在这项工作中，我们探讨了捕获和激光冷却的CaF分子在一个环形的排斥光学陷阱。所观察到的温度和势垒高度的损失率的依赖关系显示排斥陷阱的特征行为，并表示强烈抑制平均AC斯塔克位移。在陷阱中，我们发现，$Λ$增强灰色糖蜜冷却是有效的，产生类似的最低温度在自由空间中获得的。通过结合阱内激光冷却与动态整形的陷阱，我们还提出了一种方法，允许高效和快速的转移从分子磁光陷阱到传统的有吸引力的光陷阱，这一直是一个突出的挑战，迄今为止的实验。值得注意的是，我们的方法可以允许在毫秒时间尺度上几乎无损的传输。
2021-09-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Laser-driven Sisyphus cooling in an optical dipole trap
我们提出了一个新的Sisyphus冷却方案，用于限制在远离共振光偶极阱中的原子。利用差分陷阱诱导的交流斯塔克位移，原子的两个电子能级被优先靠近陷阱底部的冷却激光共振耦合。在吸收一个冷却光子后，原子通过爬上更陡的势而失去能量，然后自发地衰变，优先远离陷阱底部。所提出的方法特别适合于冷却碱土类原子，其中存在具有窄电子跃迁的两能级系统。数值模拟的情况下，$^{88}$ Sr和$^{174}$ Yb证明了预期的反冲和多普勒温度限制。该方法需要相对少量的散射光子，并可能导致相空间密度接近亚秒时间尺度的量子简并。
2011-12-23 physics.atom-ph
Resistive and sympathetic cooling of highly-charged-ion clouds in a Penning trap
我们目前的测量电阻和交感冷却的离子云限制在潘宁陷阱。对于由一个离子种类组成的云的电阻冷却，我们观察到一个显着的偏离指数冷却行为，这是由能量传递模型解释。所观察到的交感神经冷却的同时限制的离子物种显示二次依赖于离子的电荷状态，因此与预期的稀释非中性等离子体的物理。
2014-10-31 physics.atom-ph
Loading and Cooling in an Optical Trap via Hyperfine Dark States
我们提出了一种新的光学冷却方案，依赖于超精细暗态，以增强加载和冷却深光学偶极陷阱内的原子。我们证明了七倍的增加，在保守势与强烈移动的激发态的原子数加载。此外，我们利用能量选择暗态来有效地冷却被囚禁在保守势中的原子。我们的研究结果打开了光学辅助冷却被困原子和分子的大门，这些原子和分子缺乏通常需要实现低温和蒸发冷却所需的高初始密度的闭合循环过渡。
2019-11-25 physics.atom-ph
Introduction to light forces, atom cooling, and atom trapping
本文介绍和评述了光力、原子冷却和原子囚禁。重点是基本过程的物理学。在讨论保守力时，我们采用了半经典的缀饰态而不是通常的量子化场缀饰态。
1995-10-18 atom-ph physics.atom-ph
Evaporative cooling by pulse width modulation (PWM) of optical dipole traps
本文提出在光学偶极阱中采用固定频率PWM并调节占空比来降低时间平均偶极势，从而在不改变激光功率的情况下实现蒸发冷却，并验证了降温、提升相空间密度及附加损失机制。
2025-01-27 physics.atom-ph
Very long storage times and evaporative cooling of cesium atoms in a quasi-electrostatic dipole trap
我们用一个非常简单的激光系统，在CO $_2$激光束的焦点上捕获了铯原子，时间长达几分钟。研究了非极化原子在电子基态的碰撞性质。定量分析了非弹性碰撞改变超精细态导致的陷阱损失。弹性碰撞导致捕获气体在约150 s的时间尺度内从25 $μ$ K蒸发冷却至10 $μ$ K。
2000-03-26 physics.atom-ph
Feshbach Resonance Cooling of Trapped Atom Pairs
在超冷温度下对少体系统的光谱研究提供了在热环境中通常无法提取的有价值的信息。考虑到一对原子，我们提出了一个冷却机制，利用散射费什巴赫共振。应用一系列随时间变化的磁场斜坡导致零个、一个或两个原子被捕获的情况。如果两个原子在场斜坡完成后仍留在陷阱中，那么它们已经冷却。应用所提出的冷却机制，光阱或晶格被认为是。
2004-06-24 physics.atom-ph
Evidence of sympathetic cooling of Na+ ions by a Na MOT in a hybrid trap
离子-中性粒子混合阱是研究离子与中性粒子碰撞动力学的理想系统。该系统提供了一种通用的冷却方法，可以应用于光学不可接近的物种，也可以潜在地冷却内部自由度。离子和中性粒子之间的长程极化势（$V\propto-α/r^4$）导致低温下大的散射截面，使得混合阱成为通过与中性原子碰撞实现离子有效共振冷却的有利系统。我们目前的实验证据的交感冷却的混合陷阱的\ce{Na+}离子，这是封闭的壳层，因此没有激光诱导的原子跃迁，由等质量的冷钠原子的磁光阱（MOT）。
2013-01-08 physics.atom-ph
Cooling of trapped ions by resonant charge exchange
两种最广泛使用的离子冷却方法是激光冷却和通过弹性碰撞（EC）的感应冷却。在这里，我们展示了另一种冷却离子的方法，该方法是基于被困离子和超冷母原子之间的共振电荷交换（RCE）。具体地，被捕获的Cs $^{+}$离子通过与共捕获的超冷Cs原子的碰撞以及分别通过与共捕获的超冷Rb原子的碰撞而冷却。我们观察到Cs原子对Cs $^{+}$离子的冷却比Rb原子对Cs $^{+}$离子的冷却更有效。这表明除了Cs-Cs $^{+}$情况下的弹性离子-原子碰撞通道之外，还存在一种冷却机制，即通过RCE冷却。通过实验确定了RCE的冷却效率，发现碰撞前冷却比EC冷却高两个数量级。这一结果为进一步研究原子-离子杂化系统中电子跳跃电荷输运提供了实验依据。
2018-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Dissipative pure-optical trap for laser cooling and trapping of neutral atoms
本文提出一种具有宏观周期的深耗散纯光学晶格，其深度与磁光阱（MOT）相当，能通过耗散摩擦力实现中性原子的俘获与冷却，为开发无需磁场的紧凑冷原子系统提供了新方法。
2023-11-27 physics.atom-ph
Laser Cooling of Optically Trapped Molecules
将一氟化钙（CaF）分子装入光偶极阱（ODT）中，随后在阱内进行激光冷却。从磁光捕获开始，我们亚多普勒冷却CaF，然后将$150(30)$ CaF分子加载到ODT中。当亚多普勒冷却光和捕获光同时打开时，获得了五倍的增强负载。对于捕获的分子，我们直接观察到有效的亚多普勒冷却到$60(5)$ $μ\text{K}$的温度。$8(2)\times10^7$ cm $^{-3}$的捕获分子密度比初始亚多普勒冷却样品大一个数量级。750（40）ms的陷阱寿命主要是由背景气体碰撞。
2018-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Fano Resonance in Excitation Spectroscopy and Cooling of an Optically Trapped Single Atom
本研究针对光阱中单中性原子的冷却需求，采用电磁感应透明（EIT）技术实现冷却，在荧光激发光谱中观测到Fano共振，最终温度达约6 μK，较偏振梯度冷却效果提升一倍。
2023-12-11 physics.atom-ph quant-ph
Micromotion-induced Limit to Atom-Ion Sympathetic Cooling in Paul Traps
我们提出并推导出解析表达式的一个基本限制的共振冷却的离子在射频陷阱使用冷原子。这个极限来自于离子-原子长程碰撞过程中阱电场所做的功，甚至适用于完全补偿阱中零温度原子气体的冷却。我们的结论是，在目前的实验实现这种碰撞加热防止访问单分波原子离子相互作用或量子化离子运动的制度。我们确定的条件上的原子-离子的质量比和陷阱参数达到s-波碰撞制度和陷阱基态。
2012-09-30 physics.atom-ph quant-ph
Cooling and trapping of ultra-cold strontium isotopic mixtures
我们提出了同时冷却和捕获的同位素混合物中的磁光阱，我们描述的混合物转移到一个保守的，远离共振偶极子陷阱。该混合物是用一种新技术制备的，该技术适用于中间和重碱土类原子。在本工作中，88 Sr和86 Sr首先被同时加载到在689 nm处的1 S 0 - 3 P1自旋禁戒线上操作的磁光阱中，然后被转移到偶极阱中。我们观察到快速物种间热化的偶极陷阱，它允许一个下限上的88 Sr-86 Sr弹性截面。
2006-08-24 physics.atom-ph
Doppler cooling and trapping on forbidden transitions
通过将多普勒冷却扩展到禁戒跃迁，已经实现了温度接近反冲极限的超冷原子。通过在自旋禁戒互组合跃迁上操作磁光阱，^40Ca原子云被冷却并捕获到低至6 μK的温度。淬灭长寿命的激发态与一个额外的激光增强了散射率的15倍，而速度的高选择性被保存。用这种方法，超过10%的预冷原子从标准磁光阱已转移到超冷阱。冷却过程的蒙特卡罗模拟与实验结果吻合较好。
2001-05-21 physics.atom-ph
Laser cooling of externally produced Mg ions in a Penning trap for sympathetic cooling of highly charged ions
我们用激光冷却了潘宁阱中的镁离子。外部产生的离子在飞行中被捕获，储存和激光冷却。垂直于冷却激光轴观察到激光诱导荧光。光学检测下降到单离子水平连同电子检测的离子振荡内的潘宁阱已被用来获取信息的离子存储时间，离子数和离子温度。已观察到离子晶体形成的证据。这些调查是一个重要的先决条件，同时存储的高电荷离子和精确的禁戒跃迁的激光光谱的共振冷却。
2013-04-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Atom cooling and trapping by disorder
我们证明了三维冷却的中性原子的可能性，通过照射它们与两个相互正交的线偏振的反向传播的激光束，其中一个激光是一个散斑场，即一个高度无序的，但稳定的相干光场。这种结构通过西西弗斯冷却机制引起横向平面中的原子冷却，该机制类似于由几个平面激光波形成的标准二维光晶格中已知的机制。然而，显着的差异发生在空间扩散系数，以及在本地属性的被困原子。
1998-05-29 physics.atom-ph
Measurement of electron-calcium ionization integral cross section using an ion trap with a low-energy, pulsed electron gun
建立了一个在线性Paul阱中产生各种原子和分子离子的装置。该系统采用定制的低能量脉冲电子枪在电子轰击过程中产生离子。这种电离方法可以在分子离子实验中得到一些其它方法无法得到的离子衍生物。该技术还允许确定各种碰撞过程的截面。作为可行性研究，该装置用于测定钙离子在16 - 160 eV电子碰撞能量范围内的电离积分截面。所获得的截面值进行了讨论，并与现有的数据集进行了比较。
2018-05-04 physics.atom-ph physics.ins-det
Buffer gas cooling of ions in time-dependent traps using ultracold atoms
对于利用混合原子-离子系统探索量子效应，达到超冷温度是主要限制因素。在这项工作中，我们提出了大量的实验现实的情况下，使用超冷原子气体的被困离子缓冲气体冷却的数值模拟结果。我们探索通过优化各种射频（RF）陷阱和RF驱动方案，包括线性和八极陷阱，数字保罗陷阱，旋转陷阱和混合光学/RF陷阱的陷阱参数的微动诱导的热效应的抑制。我们发现，非常相似的离子能量可以达到所有的，即使考虑实验的不完善，导致所谓的过度微动。此外，我们期待到一个量子描述的系统，并表明，量子力学不能保存从微动诱导加热的原子-离子碰撞的离子。结果表明，缓冲气体冷却可以用来达到接近离子的运动的基态，甚至是竞争力相比，一些亚多普勒冷却技术，如西西弗斯冷却。因此，缓冲气体冷却是一个可行的替代离子，不服从激光冷却，结果可能是感兴趣的量子化学和精密光谱学的研究。
2021-09-30 physics.atom-ph quant-ph
Optical cooling of interacting atoms in a tightly confined trap
在最近的一篇论文中，我们提出了一种新的利用光缔合跃迁来降低原子对碰撞能量的激光冷却方案。在那篇论文中，我们考虑了自由空间中的两个原子，即没有考虑陷阱对冷却过程的影响。在本文中，我们定性地讨论了扩展这一想法的可能性拉曼边带冷却的相互作用原子对被困在Lamb-Dicke（LD）制度。除了冷却之外，我们的方法对于操纵光晶格中原子的原位相互作用可能是重要的。
2017-03-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Sideband cooling of molecules in optical traps
边带冷却是将原子冷却到光阱基态的常用方法。将同样的方法应用于分子需要克服许多挑战。强张量斯塔克位移的分子导致的光阱势，和相应的陷阱频率，强烈依赖于旋转，超精细和塞曼状态。因此，跃迁频率取决于运动量子数，并且存在额外的加热机制，其中任何一种对于有效的边带冷却方案都是致命的。我们发展了态相关势中边带冷却的理论，导出了光子散射加热的表达式。我们计算了在磁场存在下分子态的交流斯塔克位移，并且对于任何极化。我们表明，边带冷却的复杂性，可以大大降低通过施加一个大的磁场，以消除电子和核自旋自由度的问题。我们考虑如何大的磁场需要，表明加热可以管理得足够好，并提出了一个简单的配方冷却到运动的基态。
2020-01-28 physics.atom-ph
Laser Cooling of Trapped Ions in Strongly Inhomogeneous Magnetic Fields
混合陷阱的中性粒子和离子的同时限制最近出现的多功能工具，研究这些物种之间的相互作用，在非常低的温度。这种陷阱依赖于不同类型的外部场的组合来限制任何一种物种，这就提出了单个陷阱之间相互作用的问题。在这里，一个强烈的不均匀磁场用于捕获中性粒子的捕获和激光冷却的射频离子阱中的单个Ca $^+$离子的影响进行了理论研究，使用分子动力学模拟的基础上多级速率方程。不均匀的磁场耦合离子运动的不同分量，并引入位置相关的塞曼分裂。尽管如此，仍然发现激光冷却有效地工作，因为离子沿着其轨迹采样不同的磁场强度和方向。偏移两个陷阱的中心会产生线性磁场梯度，因此需要多个激光器来解决塞曼分裂的结果范围，以确保有效的冷却。本研究产生详细的见解，在相结合的磁场和射频电场相关的混合捕获实验的表征和优化的离子冷却动力学。
2022-12-22 physics.atom-ph physics.chem-ph
Atomic dynamics in evaporative cooling of trapped alkali atoms in strong magnetic fields
我们研究了强磁场下塞曼位移的非线性对磁阱中射频场诱导蒸发冷却动力学的影响。我们证明了87-Rb和23-Na的F=2陷阱态的波包模拟如何冷却停止时，射频场频率低于一定的限制（85-Rb的F=2陷阱态的问题不会出现）。我们研究了强场情况下半经典模型的适用性，作为我们以前工作的扩展[Phys.Rev.A58，3983（1998）]。我们的研究结果证实了在最近的$^{87}$ Rb实验中观察到的许多方面[Phys. Rev. A 60，R1759（1999）]。
1999-10-27 physics.atom-ph
Ion-assisted ground-state cooling of a trapped polar molecule
我们提出并分析了一个方案的共振冷却的平移运动的极性分子在光晶格，相互作用一个接一个的激光冷却离子在射频陷阱。粒子在其各自的俘获势中的激发光谱之间的能隙通过由RF场的附加调制提供的参数共振来桥接。我们分析两种情况：同时激光冷却和离子与分子之间的能量交换，以及当这两个过程分别发生时的方案。我们计算了分子的最低最终能量和冷却速率取决于参量调制的幅度。对于小的参数调制，动力学可以在旋转波近似下解析求解。
2010-08-11 physics.atom-ph
Two-tone Doppler cooling of radial two-dimensional crystals in a radiofrequency ion trap
研究了射频阱中钡离子径向二维库仑晶体的多普勒冷却。径向2D晶体中的离子经历幅度随离陷阱中心的距离线性增加的微动，导致每个离子的静止帧中的激光的位置依赖性频率调制。我们使用两个音调的多普勒冷却激光分离约100 MHz，有效地冷却不同区域的晶体与不同幅度的微动。这种技术使我们能够捕获和冷却超过50个离子，这些离子分布在径向二维晶体中的4个壳层中，而使用单频多普勒冷却光，我们仅限于3个壳层中的30个离子。我们还单独表征晶体内所有离子的微动，并使用这些信息来定位陷阱的中心，并确定马蒂厄参数$q_{x}$和$q_{y}$。
2022-01-27 physics.atom-ph
Experimental apparatus for overlapping a ground-state cooled ion with ultracold atoms
由于其广泛的研究应用，从量子化学到固态系统的量子模拟，带电离子和中性原子在重叠陷阱中的实验实现越来越受到人们的关注。在这里，我们描述了一个系统，在该系统中，我们重叠一个单一的基态冷却离子被困在一个线性保罗陷阱与云的超冷原子，使这两个成分是在$μ$ K制度。过量微动（EMM）目前将原子-离子相互作用能量限制在mK能量标度及以上。我们展示了光谱方法和补偿技术，其特征在于，并减少离子的寄生EMM能量的$μ$ K制度，即使是几个离子的离子晶体。本文对支配原子-离子系统的非平衡动力学作了一个实质性的评述。非平衡动力学表现为离子能量的幂律分布。本文综述了用于表征单原子到多原子碰撞后离子能量分布的相干和非相干测温技术。
2017-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Cooling dynamics of a single trapped ion via elastic collisions with small-mass atoms
本文研究了单个离子在小质量超冷原子缓冲气体中的共振冷却。有效的碰撞冷却是通过抑制碰撞诱导加热来实现的。我们试图用一个简单的速率方程模型来解释实验结果，并对每次碰撞的冷却效率进行定量讨论。我们在这项工作中获得的知识是一个重要的组成部分，推进技术的离子与中性原子的交感冷却。
2018-01-31 physics.atom-ph
Storage and Adiabatic Cooling of Polar Molecules in a Microstructured Trap
我们提出了一个多功能的电陷阱，用于探索极性分子相互作用中的各种量子现象。该陷阱结合了可调领域，均匀的陷阱体积的大部分，在陷阱边界的陡峭梯度场。初始样品中最多可捕获10^8个CH 3F分子，捕获时间长达60秒，1/e存储时间为12秒。绝热冷却到120 mK是通过缓慢扩大陷阱体积来实现的。该陷阱结合了光电冷却的所有成分，再加上非常长的存储时间，使场控制量子力学碰撞和反应实验触手可及。
2012-07-31 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Sympathetic cooling of $^4$He$^+$ ions in a radiofrequency trap
我们在线性射频阱中，通过激光冷却$^9$ Be $^+$的感应冷却，制备了超冷$^4$ He $^+$离子的库仑晶体。获得了在$\sim$ 20 mK下含有多达150个局部He $^+$离子的稳定晶体。系综或单个超冷He $^+$离子为进行QED的精确测试和核半径的测量开辟了有趣的前景。本工作还表明了用$^9$ Be $^+$作为冷却剂冷却和结晶高电荷原子离子的可行性。
2004-12-09 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Simulating sympathetic cooling of atomic mixtures in nonlinear traps
我们讨论了共振冷却的原子混合物在现实的，非线性的捕获潜力，使用一个微观有效的模型开发的谐波陷阱的动力学。我们对比不同的原子陷阱，如Ioffe-Pritchard磁陷阱和光偶极陷阱的有效性，以及它们的内在非线性在加速或减缓两种原子物种之间的热化中所起的作用。这一讨论包括具有较低有效维数的构型的情况。从一个更理论的角度来看，我们的研究结果提供了第一次探索的广义Caldeira-Leggett模型与非线性的捕获潜力，以及在物种间的相互作用，并没有限制他们的耦合强度。
2017-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Ion-neutral sympathetic cooling in a hybrid linear rf Paul and magneto-optical trap
离子和中性原子之间的长程极化力导致大的弹性散射截面，例如，10^6 a.u. Na+对Na或Ca+对Na在冷和超冷温度下。这表明，混合离子中性阱应该提供一个原子或分子离子显着的交感冷却的一般手段。我们提出SIMION 7.0模拟结果的优点和限制的交感冷却内的混合陷阱装置，由一个线性的RF保罗陷阱同心与钠磁光阱（MOT）。本文探讨了各种加热机制对混合系统的影响，以及与MOT，Paul陷阱，离子数量和离子种类相关的参数如何影响交感冷却的效率。
2012-08-31 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Sympathetic cooling schemes for separately trapped ions coupled via image currents
将粒子冷却到mK温度对于捕获带电粒子的各种实验至关重要。然而，许多感兴趣的种类缺乏用于直接激光冷却的合适的电子跃迁。在双潘宁阱系统中，研究了激光冷却$^9$ Be $^+$对单个质子的远程共振冷却.我们研究了三种不同的冷却方案，并发现，基于分析计算和数值模拟，其中两个是能够实现质子温度约10 mK的冷却时间为10秒的顺序。相比之下，已建立的方法，如反馈增强电阻冷却与图像电流检测器被限制到约1 K在100秒。由于所研究的技术适用于任何被捕获的带电粒子，并允许目标离子和冷却物质之间的空间分离，它们使各种精密测量的基础上被捕获的带电粒子进行改进的采样率和减少系统的不确定性。
2021-12-09 nucl-ex physics.atom-ph
Near ground-state cooling of two-dimensional trapped-ion crystals with more than 100 ions
我们研究，从实验和理论上，电磁诱导的透明冷却的鼓面模式的平面2维阵列与高达$N\approx 190$是${}^+$离子存储在潘宁陷阱。对于所有$N$鼓面模式，观察到大量的亚多普勒冷却。质心模式的定量测量显示近基态冷却与$200~μs$内获得的$\bar{n} = 0.3\pm0.2$的运动量子数。测得的冷却速率比单粒子理论预测的要快，与量子多体计算一致。对于较低频率的鼓面模式，定量的温度测量受到明显的阻尼和频率不稳定性的限制，但强烈建议近基态冷却的全带宽。这一进展将大大提高大囚禁离子晶体在量子信息和量子精密测量应用中的性能。
2018-09-17 physics.atom-ph
Robust dynamical exchange cooling with trapped ions
我们从理论上研究了通过与预冷离子的瞬态相互作用使被囚禁的原子离子快速冷却的可能性。通过动态控制离子的平衡位置实现瞬态耦合。为了实现较短的冷却时间，我们通过应用基于不变式的工程来利用绝热的捷径。我们在设计这些器件时考虑了杂散磁场和陷波器频率偏移等缺陷。对于在我们的实验室中的当前操作的陷阱适当的设置，我们发现，可以实现强大的性能下降到$6.3$运动周期，包括$14.2\ \mathrm{μs}$的离子与$0.44\ \mathrm{MHz}$陷阱频率。这比在弱耦合状态下使用激光冷却可以实现的速度快得多，这使得这在量子计算的背景下成为有吸引力的方案。
2020-03-31 physics.atom-ph quant-ph
Single-photon cooling at the limit of trap dynamics: Maxwell's Demon near maximum efficiency
我们展示了一个通用的和有效的信息冷却技术的原子，这是一个实验实现的一维麦克斯韦恶魔。该技术通过单个自发拉曼跃迁将原子从磁阱转移到光阱，该自发拉曼跃迁在每个原子的经典转折点附近被区别地驱动。这样，几乎所有的原子系综的动能在一维被删除。我们开发了一个简单的分析模型来预测陷阱之间的传输效率，并提供证据表明，性能仅限于磁阱中的粒子动力学。据报道，传输效率高达2.2%。我们表明，效率可以交换相空间压缩，我们报告压缩到350倍。我们的结果代表了15倍的改进，我们以前的演示的冷却技术。
2009-05-08 physics.atom-ph
Optical and evaporative cooling of cesium atoms in the gravito-optical surface trap
我们报道了在倏逝波原子镜上方的铯原子气体的冷却。在高密度下，基于非弹性反射的光学冷却被发现受到密度相关的过量温度和由于涉及排斥分子状态的超冷碰撞引起的陷阱损失的限制。然而，获得了用于随后的蒸发冷却的非常好的启动条件。我们的第一个蒸发实验表明，温度从10 μ K下降到300 nK，随着增益的相空间密度的近两个数量级。
2000-05-14 physics.atom-ph
