Theory of "magic" optical traps for Zeeman-insensitive clock transitions in alkalis
用冷原子进行精确测量和量子信息处理可能会受益于用特别设计的“魔法”光场捕获原子。在魔阱条件下，相关的原子性质仍然不受阱场的强扰动的影响。在这里，我们开发了一个理论分析最近观察到的魔术捕获特别有价值的塞曼不敏感的时钟跃迁碱金属原子。其机理是在圆偏振激光场中施加“魔”偏置B场。我们绘制出这些B场作为所有常用碱的捕获激光波长的函数。
2010-04-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Annexing magic and tune-out wavelengths to the clock transitions of the alkaline-earth metal ions
除了我们先前在[J. Kaur et al.，A { \bf 92}，031402（R）（2015）]中描述。矢量分量对原子态动态偶极极化率（$α_d(ω)$）的贡献在评价这些$λ_{\rm{magic}}$中起着重要作用，从而有利于实验中选择激光的圆偏振。此外，这些离子中的实际时钟跃迁是在超精细能级之间进行的。估计了这些超精细跃迁的$λ_{\rm{magic}}$值，发现由于来自$α_d(ω)$的矢量和张量部分的不同贡献，这些超精细跃迁的值不同于原子跃迁的$λ_{\rm{magic}}$。重要的是，我们还提出了$λ_{\rm{magic}}$的值，仅依赖于标量分量的$α_d(ω)$为他们的使用在一个专门设计的陷阱几何这些离子，使它们可以被使用的任何超精细水平的时钟过渡的原子状态之间的明确。我们还提出了明确的$α_d(ω)$值在1064 nm的原子状态与时钟过渡，这可能是有用的创建“高场寻求”陷阱，上述离子使用Nd：YAG激光器。调谐出波长的状态将是免费的斯塔克位移也提出。这些研究所需的电偶极子矩阵元素的准确值，并在确定它们的电子相关效应的趋势也突出显示。
2017-03-27 physics.atom-ph
Triply magic conditions for microwave transitions of optically trapped alkali-metal atoms
我们发现了光阱碱金属原子微波跃迁的“三幻”条件（光偶极阱的双幻频率-强度条件加上幻磁场）。采用简并双光子过程引起的差分光频移（DLS）来补偿单光子过程引起的DLS。此外，由于DLS与线偏振光偶极阱中的磁场无关，因此可以独立地应用磁场的魔性条件。因此，“三重魔法”的条件可以同时实现。我们还通过实验证明了双幻数频率-强度条件以及与磁场的独立性。当满足三重幻数条件时，光阱原子的非均匀退相干和均匀退相干都将得到显著抑制，相干时间也将得到显著延长。
2020-01-14 physics.atom-ph quant-ph
Magic-zero wavelengths of alkali-metal atoms and their applications
利用第一性原理计算，我们确定了碱金属原子基态频率依赖极化率为零的“魔零”光波长λ_zero。我们的方法使用高精度，相对论的所有阶的方法，其中所有的单，双，部分三重激发的狄拉克-福克波函数包括所有订单的微扰理论。我们讨论了使用魔术零波长的交感神经冷却在两个物种的混合物的碱与第二组和其他元素的利益。确定了这些波长与目标系统中的强共振跃迁重合的特殊情况。
2011-07-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Magnetic Sublevel Independent Magic and Tune-out Wavelengths of the Alkaline-earth Ions
本研究计算了Mg$^{+}$、Ca$^{+}$、Sr$^{+}$和Ba$^{+}$离子相关能级及跃迁中与磁量子数$M$无关的调谐波长和魔波长，为精确推断大量E1矩阵元提供途径。
2023-09-29 physics.atom-ph
Oscillation Frequencies for Simultaneous Trapping of Heteronuclear Alkali Atoms
我们研究了在一个共同的光晶格中同时捕获一种以上碱金属原子的振荡频率。为此，我们提出了数值计算结果的魔术囚禁条件下，两种不同的碱金属原子使用波长范围为500-1200 nm的激光的振荡频率是相同的。这些波长对于研究玻色子-玻色子、玻色子-费米子、费米子-费米子以及玻色子-玻色子-玻色子混合物的静态和动态性质具有巨大的意义，这些混合物涉及Li、Na、K、Rb、Cs和Fr碱原子的不同同位素。除此之外，我们还能够在808.1 nm附近找到一个魔波长，在那里发现所有三个Li，K和Rb原子都适合在共同的光阱中以相同的频率振荡。
2016-05-29 physics.atom-ph
Many-body Physics with Alkaline-Earth Rydberg lattices
我们探索了通过对二次核价电子的光修整将碱土里德伯原子限制在光晶格中的前景，并以锶原子为例，确定了实验上可实现的同时俘获基态和里德伯态的魔波长。相关的损失机制的详细分析表明，这样的系统的整体寿命是有限的，仅由里德伯态的自发衰变，并没有显着的光电离或自电离的影响。计算了5sns系列的范德华C_6系数，发现相互作用是吸引的。最后，我们表明，魔波长晶格和吸引相互作用的组合可以被利用来产生多体Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。
2011-02-18 physics.atom-ph
Tune-out wavelengths for the alkaline earth atoms
从大的第一性原理计算产生的矩阵元素的表格中确定了四个碱土原子Be、Mg、Ca和Sr的最低3个调谐波长。调出波长位于$^3P^o_1$和$^1P^o_1$激发的波长附近。通过对失谐波长的测量，可以建立导致失谐波长存在的跃迁的振子强度与失谐频率处原子的动态极化率之间的定量关系。Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Yb的最长调谐波长分别为454.9813 nm、457.2372 nm、657.446 nm、689.200 nm、788.875 nm和553.00 nm。
2013-07-27 physics.atom-ph
Frequency-dependent polarizabilities of alkali atoms from ultraviolet through infrared spectral regions
我们提出的第一性原理计算的结果的频率依赖的极化率的所有碱金属原子的光的波长范围在300-1600 nm，特别注意到常见的红外激光波长。我们参数化我们的结果，使它们可以准确地扩展到800 nm以上的任意波长。这项工作的动机是最近的实验涉及同时光学捕获两种不同的碱物种。我们的数据可以用来预测光阱原子的振荡频率，特别是不同种类的频率的比例保持在同一个陷阱。我们确定了两个不同碱原子具有相同振荡频率的波长。
2005-08-13 physics.atom-ph
Magic Wavelength for Atomic Motion Insensitive Optical Lattice Clocks
在光驻波中，多极原子-场相互作用的空间分布的差异可以改变魔波长的定义，以最小化光晶格时钟的不确定性。我们表明，魔波长可以确定，以消除空间失配的电偶极子，磁偶极子，和电四极相互作用的特定组合的驻波。讨论了蓝幻波长晶格的实验前景。
2009-08-20 physics.atom-ph
Measurement of a magic-zero wavelength
在魔零波长的光引起原子的零能量移动。我们测量了基态钾原子的最长魔零波长为$λ_\textrm{zero}=768.971(1)$ nm，我们展示了如何这提供了一个改进的实验基准原子结构计算。该$λ_\textrm{zero}$测量以创纪录的精度确定钾原子D1和D2线强度的比率。它还展示了一个新的应用原子干涉，我们讨论如何退相干将从根本上限制未来的测量魔术零波长。
2012-08-23 physics.atom-ph
Measurement of magic wavelengths for the 40Ca+ clock transition
我们证明了实验上存在的魔术波长，并确定一个单一的被困离子的振子强度的比例。首次高精度地同时测量了~（40）Ca ~+时钟跃迁的两个魔波长，得到λ |mj| =1/2 = 395.7992（7）nm和λ |mj| =3/2 = 395.7990（7）nm。通过将激光调谐到40 Ca ~（++）的两个跃迁（4s ~（1/2）-4p ~（1/2）和4s ~（1/2）-4p ~（3/2））之间的中间波长，大大提高了时钟跃迁斯塔克位移对共振跃迁振子强度的灵敏度。利用测得的魔波长，我们确定了振子强度的比率，精度低于0.5%。我们的实验方法可以应用于测量其他离子时钟跃迁的魔波长，并且，有希望的是，这些魔波长的测量为构建晶格离子时钟铺平了道路。
2015-04-29 physics.atom-ph
Optically guided atom interferometer tuned to magic wavelength
我们演示了一个原子干涉仪上运行的$^1S_0-{}^3P_0$时钟跃迁的$^{87}$锶原子的“魔术”的光波导，其中的光移扰动的引导势被取消。作为原理验证演示，水平设置马赫-曾德尔干涉仪以映射由聚焦光导引入的加速度。这种基于时钟跃迁的魔导干涉仪适用于具有魔波长的原子元件，并讨论了它的可能应用，包括空芯光纤干涉仪和梯度计。
2017-10-24 physics.atom-ph
Magic wavelength for the hydrogen 1S-2S transition: Contribution of the continuum and the reduced-mass correction
最近，我们研究了氢原子1 S-2S跃迁的魔波长[A.K.，A 92，042507（2015）]。对氢光谱离散部分的虚原子态进行了显式求和，以评估原子的极化率。在本文中，我们补充了光谱的连续部分的贡献，并添加了约化质量校正。发现1 S态和2S态的最低阶交流斯塔克位移相等的魔波长等于514.6nm。在魔波波长处的交流斯塔克位移为-221.6 Hz /（kW/cm ^2），并且在驱动激光频率变化下的魔波波长处的交流斯塔克位移的斜率为-0.2157 Hz/（GHz kW/cm ^2）。
2016-10-12 physics.atom-ph
Magic Wavelengths of the Yb $6s^2{}\,^1S_0-6s6p\,{}^3P_1$ Intercombination Transition
计算并测量了中性镱原子$6s^2{}\,^1S_0-6s6p\,{}^3P_1$复合跃迁的魔波波长。计算采用\textit{ab initio}组态相互作用（CI）+全级方法。测量是在光偶极阱中用激光光谱对冷原子进行的。$π$跃迁（$Δm = 0$）的魔波长为1035.68（4）nm，$σ$跃迁（$|Δm| = 1$）的魔波长为1036.12（3）nm，与理论计算值一致.当陷阱波长被调谐到魔波波长附近时，对窄互组合跃迁的激光冷却可以为光学偶极陷阱中的原子获得更好的结果。
2020-11-13 physics.atom-ph
Angle-dependent magic wavelengths for the $4s_{1/2}\to3d_{5/2,3/2}$ transitions of Ca$^{+}$ ions
由于各向异性张量极化率的贡献，具有角动量$j> \frac12$的原子态的动态极化率对量子化轴$\hat{e}_z$与极化矢量$\hat{\mathbfε}$之间的夹角敏感.魔波波长，即原子跃迁的差分斯塔克位移为零的波长，取决于这个角度。我们确定了线偏振光情况下，在$\hat{e}_z$和$\hat{\mathbfε}$之间的不同角度处，Ca $^{+}$离子的$4s_{\frac12}\to3d_{\frac32,\frac52}$跃迁的魔波长。我们发现，位于$4s_{\frac12}\to4p_{\frac12}$和$4s_{\frac12}\to 4p_{\frac32}$跃迁波长之间的395.79 nm附近的幻波波长对角度不敏感，而长于$3d_{\frac52}\to 4p_{\frac32}$共振跃迁波长（854.21 nm）的幻波波长对角度非常敏感.
2018-02-03 physics.atom-ph
Measurement of infrared magic wavelength for an all-optical trapping of $^{40}$Ca$^{+}$ ion clock
通过观测$^{40}$ Ca $^{+}$光钟的光移抵消现象，首次从实验上确定了$^{40}$ Ca $^{+}$ $4s\, ^{2}\!S_{1/2} \rightarrow 3d\,^{2}\!D_{5/2}$电四极跃迁的红外魔波长.选择一个“魔”磁场方向，使魔波长对激光的线偏振纯度和偏振方向都不敏感。确定了该跃迁的魔波长为1056.37（9）~nm，这不仅与理论预言相符合，而且比理论预言精确约300倍。利用这个测得的魔波长，我们还导出微分静态极化率为$-44.32(32)$ ~ a. u.，这将是在室温下评估黑体辐射偏移的重要输入。我们的工作为$^{40}$ Ca $^{+}$光钟的全光捕获奠定了基础。
2022-02-16 physics.atom-ph
Magic wavelength at 477 nm for the strontium clock transition
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Nanyang Quantum Hub, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学学院南洋量子中心）；MajuLab, International Joint Research Unit IRL 3654, CNRS, Université Côte d’Azur, Sorbonne Université, National University of Singapore, Nanyang Technological University, Singapore（MajuLab，国际联合研究单位IRL 3654，法国国家科学研究中心，蔚蓝海岸大学，索邦大学，新加坡国立大学，南洋理工大学，新加坡）
本研究通过光学偶极陷阱中的AC-史塔克移位光谱学测量了477纳米的魔法波长，该波长比常见813纳米短，对物质波干涉术和量子模拟具有重要意义。
2026-01-06 physics.atom-ph
Tunable magic wavelengths for trapping with focused Laguerre-Gaussian beam
本文利用态求和技术，给出了非傍轴拉盖尔-高斯（LG）光束外场作用下原子态的动态极化率理论。一个高度相关的相对论耦合集群理论被用来评估最重要的和相关敏感的部分的总和。将该理论应用于Sr $^+$，确定了$5s_{{1}/{2}}\rightarrow 4d_{{3}/{2}, {5}/{2}}$跃迁的魔波长。结果表明，魔波长的变化与入射LG光束的轨道和自旋角动量的选择。此外，魔波长的可调谐性进行了研究，使用LG光束的聚焦角和观察其效率在近红外区域。从红外到紫外的宽光谱魔波长的评估对于实验工作者在基础物理中进行高精度测量具有重要意义。这些神奇的波长可以用来限制原子或离子在黑暗的中心节点或在LG光束的高强度环。
2018-02-21 physics.atom-ph
Magic Wavelength for Hydrogen 1S-2S Transition
计算出消除1 S-2S跃迁的最低阶AC斯塔克位移的氢原子的光晶格的魔波长为513 nm。在魔波长处AC斯塔克位移$ΔE=-1.19$ kHz/（10 kW/cm $^2$）的幅度和斜率$dΔE/dν= -27.7$ Hz/（GHz $\cdot$ 10 kW/cm $^2$）表明，稳定且窄的线宽捕获激光器对于实现足够深的光晶格以给出足够小的光位移用于1 S-2S跃迁的精确光谱学的方式限制氢原子是必要的。
2015-10-13 physics.atom-ph
Dynamic polarizabilities and magic wavelengths for dysprosium
我们从理论上研究了镝原子的动态标量极化率，并选择了镝原子的长寿命激发态。我们证明，对于每对状态（包括基态和其中一个激发态），非极化晶格激光场都有一组魔波波长。在这些波长下，由于激光场引起的能量偏移对于两种状态是相同的，这对于窄跃迁上的分辨边带冷却和精确光谱学是有用的。我们提出了一个解析公式，在共振附近，允许的魔术波长的近似值的测定，而无需计算的激发态的动态极化率。
2010-11-22 physics.atom-ph
Tune-out wavelengths and landscape modulated polarizabilities of alkali Rydberg atoms in infrared optical lattices
强度调制的光学晶格势可以改变碱金属里德伯原子的符号，并且在CO $_2$激光波段附近的光晶格中，原子并不总是被吸引到强度最小值。在这里，我们证明了这样的IR晶格可以被调谐，使得由里德伯原子看到的捕获势可以使处于\targeted“里德堡态的原子消失。这种对里德伯原子的态选择性俘获可以用于控制冷里德伯碰撞、冷却里德伯态以及在光晶格中里德伯原子的种类选择性俘获和输运。我们列出了Na和Rb原子的$n$ s、$n$ p和$n$ d里德堡态的俘获势消失的波长，并讨论了使用这种光晶格对里德伯原子进行状态选择性俘获的优点。我们还开发了精确的解析表达式的$m_z = 0$里德堡态的晶格诱导极化率，并推导出一个准确的公式预测调谐波长，在该波长下，光学捕获潜力变得不可见的里德伯原子在目标$l = 0$状态。
2013-10-16 physics.atom-ph
Possibility of "magic" trapping of three-level system for Rydberg blockade implementation
里德伯封锁机制已经显示出值得注意的承诺，可扩展的量子计算与中性原子。量子比特态和门介导的里德伯态属于同一个光囚禁原子。捕获场虽然是必不可少的，但会引起有害的退相干。在这里，我们从理论上证明，这种斯塔克诱导的退相干可以完全消除使用强大的概念“魔术”的光学陷阱。我们分析了原型三能级系统的“魔法”捕获：一个里德堡态和两个量子位态：附着在J=1/2基态上的超精细态。我们的数值计算结果表明，虽然这种“魔术”陷阱的碱金属将需要非常大的磁场，第IIIB族金属，如铝是合适的候选人。
2011-10-20 physics.atom-ph
Magic wavelengths of Ca$^{+}$ ion for linearly and circularly polarized light
用相对论组态相互作用加芯偏振（RCICP）方法计算了$^{+}$的低激发态在线偏振光和圆偏振光下的动态偶极极化率.确定了$4s$ - $4p_{j,m}$和$4s$- $3d_{j,m}$磁子能级跃迁的魔波波长，在该魔波波长处两个能级跃迁具有相同的交流斯塔克位移.线偏振光的魔波长与已有结果吻合得很好。圆偏振光的偏振度有标量分量、矢量分量和张量分量。动态极化率对于原子态的每个磁性子能级是不同的。圆偏振光中还发现了其它的魔波长。我们建议通过测量$4s-4p_{\frac32,m=\pm\frac32,\pm\frac12}$在850 nm附近的魔波长，可以确定$f_{4p_{\frac32} \to 3d_{\frac32}}$和$f_{4p_{\frac32} \to 3d_{\frac52}}$的振子强度比。
2017-03-29 physics.atom-ph
Magnetic sublevel independent magic wavelengths: Application in the Rb and Cs atoms
提出了一种在与原子与外电场相互作用的矢量分量和张量分量无关的幻波长（$λ_{\rm{magic}}$ s）处捕获原子的一般方案。证明了Rb和Cs原子中激光冷却D2线的$λ_{\rm{magic}}$，并给出了它们在没有矢量和张量贡献时的相应极化率值。因此，这些$λ_{\rm{magic}}$ s是独立的磁子级和超精细的原子状态参与的过渡，因此，可以提供独特的方法来进行许多高精度的测量与最小的系统学。不可避免地，所提出的技术也可以用于其他原子系统中的电子或超精细跃迁。
2016-06-17 physics.atom-ph
Dynamic polarizabilities and magic wavelengths of Sr$^+$ for focused vortex light
本文提出了一种当离子与聚焦光涡旋相互作用时，Sr $^+$俘获相关态的动态极化率理论。在计算Sr $^+$的$5s_{{1}/{2}}\rightarrow 4d_{{3}/{2}, {5}/{2}}$跃迁的魔波长时，研究了光涡旋的轨道角动量和自旋角动量之间的耦合随光束聚焦角的变化.我们感兴趣的初始状态是$5s_{{1}/{2}}$，其中$m_J = -1/2$与我们最近对Sr $^+$的工作[Phys. Rev. A \textbf{97}，022511（2018）]相比是不同的可能捕获状态。我们发现，在魔术波长和相应的偏振度与不同的组合的涡旋光束的轨道和自旋角动量的变化。当光束的波长在电磁波谱的红外区时，这种变化非常显著。计算出的魔波长将有助于实验工作者捕获离子进行高精度的光谱测量。
2018-10-08 physics.atom-ph
Magic wavelengths for the $2 \ ^3S \to 2 \ ^1S$ transition in helium
我们计算了$^4$ He和$^3$ He在318 nm到2.5 $μ$ m范围内的$2 \ ^3S$和$2 \ ^1S$态的交流极化率，并确定了两种同位素的极化率相等的魔波长。计算，仅基于可用的从头算表的能级能量和爱因斯坦A系数，不需要先进的理论技术。连续谱的极化率贡献使用超出电离极限的简单外推法计算，但使用这种先进的技术，结果同意优于1%。几个有前途的魔术波长被确定在320 nm附近，具有足够的精度来设计合适的激光系统。扩展到$^3$ He的计算是复杂的，由于额外的超精细结构，但我们表明，魔术波长的候选人在320 nm左右主要是由同位素位移。
2014-11-13 physics.atom-ph
Relativistic full-configuration-interaction calculations of magic wavelengths for the $2\,^3S_1\rightarrow2\,^1S_0$ transition of helium isotopes
基于Dirac-Coulomb-Breit（DCB）哈密顿量，对氦原子的$2\,^1S_0$和$2\,^3S_1$态进行了大尺度全组态相互作用计算.在DCB框架中直接引入了正常质量位移和比质量位移的算符，以考虑有限核质量修正。通过对哈密顿量的一次对角化，得到了主量子数n至13的高精度能量和矩阵元。利用中间态求和规则计算了动态偶极极化率。并在氦原子的$2\,^3S_1\rightarrow2\,^1S_0$跃迁中发现了一系列包含QED和超精细效应的幻波。此外，高阶AC斯塔克位移所确定的动态超极化率在魔波长也进行了评估。由于最有希望在实验中应用的幻波长是319.8 nm，因此$^4$ He的高精度幻波长319.815 3（6）nm与最近的测量值319.815 92（15）nm非常一致[Nature Physics（2018）/arXiv：1804.06693]，并呈现319.830 2的魔术波长（7）为今后设计光学偶极阱精确测定氦原子核电荷半径提供了理论支持。
2018-09-30 physics.atom-ph
D1 magic wavelength tweezers for scaling atom arrays
D1魔波长已被预测为碱金属原子，但尚未观察到的日期。我们通过实验证实了$^{23}$ Na在615.87 nm处的D1魔波长，然后我们使用该魔波长以80.0（6）%的效率捕获和成像单个原子，而不必调制捕获和成像光强度。我们进一步证明，平均装载效率保持高达74.2（7）%的一维阵列的八个原子。利用的陷阱强度调制和较低的陷阱深度提供的D1光的情况下，我们实现了一个数量级的减少镊子激光功率的要求和相应的增加原子阵列的可扩展性。这里报道的方法适用于所有的碱，包括那些有吸引力的候选人偶极分子组装，里德伯敷料，或在自然界中的费米。
2021-08-03 physics.atom-ph quant-ph
Proposal for suppressing ac Stark shift in the He($2\,^3S_1\rightarrow 3\,^3S_1$) two-photon transition using magic wavelengths
基于最近对氦原子禁戒$2\,^3S_1\rightarrow3\,^3S_1$跃迁的直接测量[K. F. Thomas等人，物理修订信函125，013002（2020）]，其中ac Stark位移是主要的系统不确定性之一，我们提出了一种$2\,^3S_1\rightarrow3\,^3S_1$的二向色双光子跃迁测量方法，该方法利用魔波长可以有效地抑制ac Stark位移：一个魔波长用于实现状态不敏感的光俘获，另一个魔波长用作驱动双光子跃迁的两个激光之一。在包含质量位移算符的非对Dirac-Coulomb-Breit哈密顿量基础上进行计算，发现$^4$ He的魔波波长为1265.615 9（4）nm [$^3$ He的魔波波长为1265.683 9（2）nm]，可以用来设计光偶极阱;对于$^4$ He，934.234 5（2）nm的魔波长[对于$^3$ He，934.255 4（4）nm]可以作为双光子过程中的一个激发激光，并且交流斯塔克位移可以减小到小于100 kHz，只要另一激发激光的强度不超过$1\times10^4~W/cm^2$。或者，通过在82 $\sim$ 103 THz的区域中选择相对于$2\,^3P$状态的失谐频率，以及调节两个激光器的强度比，可以消除$2\,^3S_1\rightarrow3\,^3S_1$双光子跃迁中的ac斯塔克位移。
2021-10-27 physics.atom-ph
Laser-cooled caesium atoms confined with magic-wavelength dipole inside a hollow-core photonic-bandgap fiber
我们报道了激光冷却铯原子装入空芯光子带隙光纤，并将原子限制在光纤的7 $μm$直径的核心与魔术波长偶极阱在$\sim$ 935 nm。魔波长的使用消除了由纤芯中的偶极陷阱引起的铯的852 nm光学跃迁的AC斯塔克位移，并抑制了由原子径向分布引起的原子系综的不均匀加宽。这开启了在毫秒的时间尺度上连续探测原子的可能性-比以前的工作中报道的时间长约1000倍，因为偶极阱不必被调制。我们描述了我们的原子加载设置和它的独特功能，并提出光谱测量铯的D $_{2}$线在连续波偶极阱高达$1.7 \times 10^{4}$内加载的空芯光纤。
2018-12-07 physics.atom-ph
High-Power, Fiber-Laser-Based Source for Magic-Wavelength Trapping in Neutral-Atom Optical Clocks
我们提出了一个连续波，810 nm的瓦级功率激光器。我们的系统是基于差频产生的532 nm和1550 nm的光纤激光器，在一个单一的通过周期性极化的锂离子电池（PPLN）。我们测量了与超冷原子的非共振偶极俘获相一致的宽带光谱噪声和剩余强度噪声。考虑到光纤放大器的大带宽，输出可以针对一系列波长进行优化，包括813 nm的锶时钟魔术波长。此外，随着对更合适的非线性晶体的探索，我们相信有一种方法可以将这种原理验证设计扩展到许多瓦的功率，并且这种方法可以提供一种强大的，可安装在机架上的捕获激光器，用于未来的锶基光学时钟。
2021-05-23 physics.atom-ph
A simple 2 W continuous-wave laser system for trapping ultracold metastable helium atoms at the 319.8 nm magic wavelength
在超冷的光阱氦中，$2 \ ^3 S \rightarrow 2 \ ^1 S$跃迁的高精度光谱是可能的，但精度受到由光偶极阱引起的ac斯塔克位移的限制。为了克服这个问题，我们已经建立了一个捕获激光系统在预测的魔术波长为319.8 nm。我们的系统基于使用市售组件的频率转换，并在此波长下产生超过2 W的功率。有了这个系统，我们显示捕获超冷原子，热（$\sim0.2 \ \mathrm{μK}$）和玻色-爱因斯坦凝聚体，陷阱寿命为几秒钟，主要是由非共振散射的限制。
2018-04-18 physics.atom-ph
Dual-colour magic-wavelength trap for suppression of light shifts in atoms
我们提出了一种光学方法来补偿空间变化的交流斯塔克位移出现在原子系综受到强光学控制或捕获领域。引入额外的弱光场会在原子态之间产生有意的扰动，这种扰动被调谐以抑制强场的影响。补偿场抑制了被捕获原子的跃迁频率之一对原子分布和运动的敏感性。我们证明了这种技术在一个冷的铷合奏，并显示在陷阱中的非均匀加宽减少。这种双色方法模拟了现代原子晶格钟中使用的魔术捕获方法，但在选择原子种类，探测跃迁和陷阱波长方面提供了更大的灵活性。
2018-11-11 physics.atom-ph
Magic and tune-out wavelengths for atomic francium
根据已有的能级和跃迁率数据，计算了该体系的频率相关极化率。幻波长的状态不敏感的光偶极捕获确定从计算的光位移的$7s~^2S_{1/2}$，$7p~^2P_{1/2, 3/2}$和$8s~^{2}S_{1/2}$能级的$7s~^{2}S_{1/2}-7p~^{2}P_{1/2,3/2}$和$7s~^{2}S_{1/2}-8s~^{2}S_{1/2}$的过渡，分别。确定了适合于冷却和捕获的紫外、可见和近红外区域中的波长。在600 - 700 nm和700 - 1000 nm区域之间的魔波长，其与$7s-7p$和$7s-8s$跃迁的蓝色和红色失谐，在具有足够功率的激光器可用时是可行的。此外，我们还计算了$7s~^{2}S_{1/2}$基态交流极化率为零时的调谐波长。这些结果是有益的，因为激光冷却和捕获的<$已被用于基本对称性研究，如寻找原子中的电子永久电偶极矩和原子宇称不守恒。
2016-03-25 physics.atom-ph
Magic Wavelengths for Terahertz Clock Transitions
在考虑$^{3}P_{0}, ^{3}P_{1}, ^{3}P_{2}$亚稳三重态之间的太赫兹时钟跃迁的情况下，研究了碱土金属Sr、Ca和Mg原子玻色子同位素的激光俘获魔波长.计算结果表明，囚禁激光的魔波长是存在的。这一结果很重要，因为这些亚稳态已经被用于实现太赫兹频域中的精确时钟。本文对太赫兹时钟跃迁的魔波长进行了详细的讨论。
2010-01-31 physics.atom-ph physics.optics
Comparing magic wavelengths for the $6s ~ {^2}S_{1/2}-6p ~ {^2}P_{1/2,3/2}$ transitions of Cs using circularly and linearly polarized light
我们证明了由于圆偏振光引起的铯原子$6s ~ {^2}S_{1/2}-6p ~ {^2}P_{1/2,3/2}$跃迁的魔波长，在该魔波长处外电场产生零差分斯塔克位移。此外，为了验证以前的报道，我们还利用线偏振光得到了魔波长，并与圆偏振光得到的值进行了比较研究。这些波长中的一些被发现是在光学区域，并可能是巨大的兴趣，实验学家进行高精度测量。为了得到这些波长，我们计算了Cs的基态、$6p ~{^2}P_{1/2}$态和$6p ~{^2}P_{3/2}$态的动态偶极极化率。我们使用现有的精确值的电偶极子（E1）矩阵元素的过渡，给占主导地位的贡献，从寿命测量的激发态。其他显着贡献的E1矩阵元素，通过采用相对论耦合集群的单打和双打的方法。通过静态极化率值与相应的实验结果的比较，证实了动态极化率的准确性。
2016-05-29 physics.atom-ph
Magic polarization for optical trapping of atoms without Stark-induced dephasing
我们证明了在光阱中基态超精细跃迁的微分交流斯塔克位移可以通过适当的偏振态来消除。我们利用碱金属原子的矢量极化率来产生与极化相关的交流斯塔克位移，类似于塞曼位移。我们研究的是|2S 1/2，F=2，mF=-2>到|2S_（1/2），F=1，mF=-1>态，观察到0.59 ± 0.02Hz的线宽，询问时间为2s，叠加态的相干时间为0.82 ± 0.06s。讨论了窄线宽和长相干时间对利用光晶格中的原子进行精密光谱学和量子信息处理的影响。
2013-11-06 physics.atom-ph
Magic wavelengths for the $5s-18s$ transition in rubidium
魔波长，其中没有差分交流斯塔克位移的基态和激发态的原子，允许捕获激发里德伯原子，而不扩大光学跃迁。这是实现量子门和其他量子信息协议与里德伯原子的重要工具，可靠的理论方法来找到这样的神奇波长是非常有用的。我们采用高精度的全阶方法计算了铷原子$5s-18s$跃迁的魔波长，并通过测量光偶极阱中原子在魔波长附近的光移，将计算结果与实验结果进行了比较.
2015-03-10 physics.atom-ph quant-ph
Realization of a fast triple-magic all-optical qutrit in strontium-88
Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学物理学院）
该研究在锶-88中实现了双钟跃迁的同步魔法陷阱，通过双光子和三光子耦合实现高保真度的全光量子三重态操控，并发现魔角调制陷阱下的原子间相干时间可达715(30)毫秒。
2025-08-20 physics.atom-ph quant-ph
Narrow-line Cooling and Determination of Magic Wavelength of Cd
实验和理论上确定了$^{111}$ Cd的（5 $s^2$）$^{1}S_{0}$ $-$（5 $s$ 5 $p$）$^{3}P_{0}$时钟跃迁的魔波长分别为419.88（14）nm和420.1（7）nm.为了执行时钟跃迁的Lamb-Dicke光谱，我们在$^{1}S_{0}$ $-$ $^{3}P_{1}$跃迁上使用窄线激光冷却来将原子冷却到6 $μ$ K并将它们加载到光学晶格中。镉是光学晶格时钟的有吸引力的候选者，因为它对黑体辐射具有小的灵敏度，并且其有效的窄线冷却减轻了高阶光移位。我们计算了黑体位移，包括动态校正，在300 K时为2.83（8）$\times$ × 10 $^{-16}$，比Sr和Yb的小一个数量级。我们还报告计算的镉$^1P_1$的寿命和基态$C_6$系数。
2019-09-17 physics.atom-ph
Precision spectroscopy of helium in a magic wavelength optical dipole trap
对于氢和氦等少电子系统的理论和频率计量学的改进，使得量子电动力学（QED）的测试变得越来越灵敏，并且可以更精确地确定基本常数和原子核的大小。与此同时，中性原子的冷却和捕获技术的进步，彻底改变了越来越精确的原子钟的发展。在这里，我们结合这些领域，以达到最高的精度在氦原子的光学transistion迄今为止，采用玻色-爱因斯坦凝聚体限制在魔波长的光偶极陷阱。测得的过渡准确地连接的邻态和仲态的氦，构成了一个严格的测试QED理论。此外，我们还测试了氦原子的极化率计算和超冷散射性质。最后，我们的测量探针的大小的原子核的水平超过目前正在进行的质子半径难题的背景下，μ介子氦测量的预测精度。
2018-04-18 physics.atom-ph
Magic wavelengths and triple magic trapping conditions for $5s^2~^1\!S_0$ and $5s5p~^3\!P_{0,2}$ states of Sr atoms
Northwest Normal University（西北师范大学）
本文通过RCI+MBPT方法研究了Sr原子$5s^2~^1\!S_0$和$5s5p~^3\!P_{0,2}$态的极化率，确定了魔法波长及三重魔法囚禁条件，验证了实验测量结果。
2025-12-29 physics.atom-ph
Determination of magic wavelengths for the $7s ~ {^2}S_{1/2}-7p ~ {^2}P_{3/2,1/2}$ transitions in Fr atom
Dammalapati \textit{et al.}在[Phys. Rev. A 93，043407（2016）]中报告了Fr中$7S_{1/2}-7P_{1/2,3/2}$跃迁的神奇波长。这些$λ_{\rm{magic}}$是通过绘制具有上述跃迁的所涉及状态的动态极化率（$α$）相对于所需波长范围来确定的。根据$7P_{1/2,3/2}$状态的测定寿命和考虑相对论Hartree-Fock（HFR）法中的芯极化效应的计算，使用[J. Phys. Chem. Ref. Data 36，497（2007）]中列出的电偶极子（E1）矩阵元素来确定$α$。然而，核心相关效应和$7P$态的$7P-7S$、$7P-8S$和$7P-6D$到$α$跃迁的E1矩阵元素的贡献被忽略。在这项工作中，我们证明了这些贡献的重要性，并进一步提高$α$的准确性，通过替换从HFR方法获得的值采用相对论耦合簇理论的E1矩阵元素。我们的静态$α$被发现是在良好的协议与其他可用的理论结果，而取代Dammalapati \textit{et al.}使用的E1矩阵元素给非常小的$α$值的$7P$状态。因此，我们发现Dammalapati \textit{et al.}报告的线性偏振光的$λ_{\rm{magic}}$不一致，特别是在接近D线的波长和红外区域。因此，在797.75 nm处报道的$λ_{\rm{magic}…
2016-08-06 physics.atom-ph
Vector polarizability of atomic state induced by a linearly polarized vortex beam: External control of magic, tune-out wavelengths, and heteronuclear spin oscillations
用涡旋光束进行的实验表明，人们对控制冷原子的兴趣激增。由于圆偏振光能在原子上产生矢量偏振，而傍轴线偏振光不可能产生矢量偏振，因此大多数控制方案都是由圆偏振光控制的。本文发展了一个原子态与聚焦线偏振涡旋光束相互作用的频率相关极化率理论。在这种类型的线偏振光束中自然诱导的自旋轨道耦合产生原子态的价极化率的矢量分量，服从光束的总角动量守恒。将该理论应用于$^{87}$ Sr $^{+}$离子，采用相对论耦合团簇方法精确计算了时钟跃迁的魔波长和时钟态的调谐波长。线偏振聚焦涡旋光束在动态极化率中的感应矢量分量将虚拟磁场提升到原子态。我们证明，这个虚拟的磁场，取决于光束的聚焦角和OAM，提高了灵活性的相干异质自旋振荡的自旋为1的混合物的$^{87}$ Rb和$^{23}$ Na原子。
2020-11-23 physics.atom-ph
Magic-wavelength matter-wave interferometry with optical clock states
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Center for Quantum Technologies（量子技术中心）
本文实现了基于⁸⁸Sr光钟态的双物质波干涉仪，利用813 nm魔术波长布拉格脉冲操控原子，测得自由下落态相关加速度水平为10⁻⁵，确定³P₀态调零波长，为差分力传感等提供新平台。
2026-08-19 physics.atom-ph
Experimental observation of magic-wavelength behavior in optical lattice-trapped $^{87}$Rb
我们证明了囚禁$^{87}$ Rb原子微波超精细时钟跃迁的差分交流斯塔克位移的抵消。计量学的最新进展利用了所谓的“魔波长”，由此原子系综可以被激光捕获，激光的波长被选择为使得光学原子跃迁的两个能级经历相同的ac斯塔克位移。由于碱金属简单的电子结构，类似的魔波长技术不可能用于碱金属的微波超精细跃迁。然而，我们表明，交流斯塔克位移消除确实是可以实现的波长，偏振，和磁场的某些值。这种抵消是以牺牲小的磁场灵敏度为代价的。这里展示的技术对涉及精确控制光学捕获中性原子的实验具有影响。
2010-01-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Photoionization cross sections of ultracold $^{88}$Sr in $^1$P$_1$ and $^3$S$_1$ states at 390 nm and the resulting blue-detuned magic wavelength optical lattice clock constraints
测量了超冷$^{88}$ Sr原子的$^1$ P $_1$和$^3$ S $_1$激发态在389.889 nm波长处的光电离截面，该波长是$^{1}$ S $_{0}$ - ${}^{3}$ P ${}_{0}$时钟跃迁的魔波长. $^1$ P $_1$态的光电离截面由在$^1$ P $_1$态的磁光阱中测量的$^{88}$ Sr的电离速率确定为2.20（50）$\times$ 10 $^{-20}$ m $^2$，而$^3$ S $_1$状态下的$^{88}$ Sr的光电离截面是从光电离推断的。在操作光晶格时钟中通过$^3\text{S}_1$状态转移的原子的数量被诱导减少为$1.38(66)\times$ 10 $^{-18}$ m $^2$。此外，使用蓝失谐魔波长光晶格锶光晶格时钟的限制进行了评估。我们估计了在典型的实验条件下，在389.889 nm波长的光电离引起的原子的损失率，并提出了一些建议，如何减轻这些损失。特别地，对于$^3$ S $_1$状态的大的光电离引起的损耗将使得在蓝色失谐光晶格中的光学周期中使用$^3$ S $_1$状态是不可行的，而是在光学时钟周期的检测部分期间需要较不常用的$^3$ D $_{1,2}$状态。
2022-06-01 physics.atom-ph
Use of vector polarizability to manipulate alkali-metal atoms
本文回顾并实验演示了利用矢量极化率β操控碱金属原子的多种方法，包括类比塞曼效应、魔幻偏振、魔幻阱深和运动选择性相干布居俘获，并提供了计算极化率与阱参数的程序。
2023-03-22 physics.atom-ph
Magic-wavelength optical traps for Rydberg atoms
我们提出了一种蓝失谐光阱，它既适合于捕获基态原子，也适合于捕获里德伯态原子。增加背景补偿场或适当选择阱的几何形状，为阱中心的基态原子和里德伯原子提供了一个魔阱条件。在有限温度下的魔条件的偏差进行了计算。提出了一种在10 μK铯原子上实现铯原子基态和125s里德堡态之间的差分陷阱位移小于200 kHz的设计。考虑俘获势和光电离率
2011-08-27 physics.atom-ph quant-ph
Precise many-body calculations and hyperfine interaction effect on dynamic polarizabilities at the low-lying energy levels of Y$^{2+}$
本工作确定了与Y $^{2+}$离子的时钟跃迁5 $^2S$-4 $^2D$相对应的魔波长的精确值，由于外部光束具有线偏振和圆偏振，因此在精细和超精细结构的水平上都是如此。为了计算的动态极化率的相关态的过渡，我们采用的sum-over-states技术，其中的主导和相关敏感部分的总和使用高度相关的相对论耦合集群理论进行评估。估计魔术波长的光束有实质性的重要性，以冷却和捕获的离子使用蓝色失谐捕获方案。我们还提出了调谐波长，这是有用的状态不敏感的捕获和冷却。仅由圆偏振光引起的总偏振度的矢量分量可以提供额外的魔波长。超精细相互作用对极化率和魔波数的影响揭示了精确估计超精细结构分裂的重要性。
2020-06-07 physics.atom-ph
Divalent Rydberg atoms in optical lattices: intensity landscape and magic trapping
我们从理论上理解了在光晶格中捕获二价里德伯原子。由于里德伯电子云的大小可以与激光强度空间变化的尺度相比较，我们特别注意在原子波函数上平均光场。光学势与交流斯塔克极化率成正比。我们发现，在独立粒子近似下，价电子的极化率分为两个贡献：单离化芯极化率和Rydberg电子的贡献，与通常采用的自由电子极化率不同，Rydberg电子的贡献既依赖于激光强度分布，又依赖于总电子波函数的旋转对称性.我们研究了Sr的$J=0$里德堡态，计算了5s $n$ s（$^1S_0$）和5s $n$ p（$^3P_0$）里德堡态的动态极化率.我们特别选择Sr原子用于其光晶格时钟应用。我们发现在红外光谱区有几个魔波长，在这些魔波长处，时钟态（5s $^2$（$^1S_0$）和5s 5p（$^3P_0$））与$J=0$里德堡态（5s $n$ s（$^1S_0$）和5s $n$ p（$^3P_0$））之间的差分斯塔克位移消失。我们把这些波长作为里德伯电子的主量子数$n$的函数列成表格，发现由于里德伯电子对总极化率的贡献在短波长处消失，所以低于$\sim$ 1000 nm的魔波长是"普适的”，因为它们不依赖于主量子数$n$。
2013-12-06 physics.atom-ph
Towards a Mg lattice clock: Observation of the $^1S_{0}-$$^3P_{0}$ transition and determination of the magic wavelength
我们用光学方法激发$^{24}$ Mg原子中的电子态$3s3p~^3P_{0}$，激光冷却并捕获在魔波长晶格中。外加的磁场增强了光与严格禁止跃迁的耦合。我们确定了魔波长、二次磁塞曼位移和跃迁频率分别为468.463（207）$\,$ nm、-206.6（2.0）$\,$ MHz/T $^2$和655 058 646 691（101）$\,$ kHz。这些与理论预测和结果进行了比较，从互补的实验。我们还发展了一个高精度的镁的相对论结构模型，给出了改进的黑体辐射位移的理论值，并讨论了基于玻色子镁的时钟。
2015-08-05 physics.atom-ph quant-ph
Relativistic calculations of quasi-one-electron atoms and ions using Laguerre and Slater spinors
本文发展了用S旋量和L旋量对重碱金属原子和类碱金属离子结构的相对论描述。核心波函数由使用S-旋量基的Dirac-Fock计算定义。S-旋量的基础上，然后补充了一个大的L-旋量的冻结核模型中的价波函数的计算。数值稳定性的L-旋量的方法证明了通过计算的能量和几个低洼的氢本征态的衰变率，随着极化率的$Z=60$类氢离子。然后应用该方法计算了Sr $^+$的$5s$、$4d$和$5p$态的动态极化率。计算了不同跃迁对之间斯塔克位移为零的魔波长。确定$5s \to 4d_{\frac32}$和$5s \to 4d_{\frac52}$跃迁在$417$ ~nm附近（接近$5s \to 5p_j$跃迁的波长）的魔波长将允许确定$5s \to 5p_{\frac12}$和$5s \to 5p_{\frac32}$跃迁的振子强度比。
2016-05-18 physics.atom-ph
