Experimental Realization of Entangled Coherent States in Two-dimensional Harmonic Oscillators of a Trapped Ion
本文实验演示了在单个囚禁离子系统中利用拉曼跃迁驱动二维运动红蓝边带，实现自旋与二维运动的多周期纠缠与解纠缠，通过测量自旋态预示纠缠相干态，并利用二维运动实现了双离子的 Molmer-Sorensen 门。
2023-05-01 physics.atom-ph quant-ph
Phase-coherent sensing of the center-of-mass motion of trapped-ion crystals
被俘获的离子是激发离子运动的弱力和电场的灵敏探测器。在这里测量的质心运动的捕获离子晶体是相位相干的施加弱外力的报告。这些实验进行远离陷阱运动频率的二维捕获离子晶体约100个离子，并确定我们的协议的基本测量不精确度与质心模式相关的噪音。驱动的正弦位移的晶体检测通过耦合的离子晶体运动的内部自旋自由度的离子，使用振荡的自旋相关的光偶极子力。由此产生的诱导自旋进动与晶体的位移幅度成比例，并且以近投影噪声限制的分辨率测量。一个$49\,$ pm位移检测与一个单一的测量信号噪声比为1，这是一个数量级的改善，在以前的相位不相干的实验。该位移幅度比零点波动小$40$倍。利用我们的重复率，实现了$8.4\,$ pm $/\sqrt{\mathrm{Hz}}$位移灵敏度，这意味着分别对力和电场的$12\,$ yN $/\mathrm{ion}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$和$77\,μ$ V $/$ m $/\sqrt{\mathrm{Hz}}$灵敏度。当与质心模式共振应用时，该位移灵敏度分别指示弱力和电场检测低于$10^{-3}\,$ yN/ion和$1\,$ nV/m的可能性。
2020-07-31 physics.atom-ph
Coherent states superpositions in cavity quantum electrodynamics with trapped ions
我们研究了如何叠加的运动相干态自然出现在一个两能级囚禁离子耦合到腔内的量子化场的动力学。我们扩展我们的考虑，包括一个更现实的设置，腔是不理想的，光子可能会通过它的镜子泄漏。我们发现在腔外探测到光子会使离子处于纯净状态。离子态的统计仍然保留了一些在弱耦合区可能观察到的干涉效应。
2005-07-01 physics.atom-ph quant-ph
N-body Efimov states of trapped bosons
我们证明了在大散射长度的玻色囚禁系统中存在亚稳N体Efimov态的可能性。本文用随机变分方法在有限关联高斯基下计算了N= 3，4，5，6和7玻色子的囚禁系统的能谱。对于每个系统，计算揭示了一系列的Efimov状态，其中能量和r.m.s.半径表现出特征指数依赖于状态数。我们还估计了这些态对玻色-爱因斯坦凝聚体复合率的贡献。
2008-06-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Feedback control of trapped coherent atomic ensembles
我们演示了如何使用反馈来控制被囚禁的相干二能级原子系综的内部态，并保护叠加态免受集体噪声引起的退相干。我们的反馈方案是基于弱光学测量与可忽略的反作用和相干微波操纵。的反馈系统的效率进行了研究，为一个简单的二进制噪声模型，其特征在于从光学探头的信息检索和破坏性之间的权衡。我们还证明了更一般类型的集体噪声的校正。这种技术可用于操作原子干涉仪超出标准拉姆齐计划，开辟了通往改进的原子传感器的道路。
2013-04-23 physics.atom-ph quant-ph
Coherent Control of Trapped Ion Qubits with Localized Electric Fields
本文提出利用可局域到多区阱各区域的电场与自旋相关梯度相结合，实现对囚禁离子量子比特的相干控制，并在表面电极阱中演示和测量了电场局域化。
2022-10-28 physics.atom-ph quant-ph
Trapped-Ion State Detection through Coherent Motion
我们展示了一个一般的方法，可以应用于一个大类的原子和分子物种的状态检测的被困离子。我们耦合一个“光谱”离子（Al+）的“控制”离子（Mg+）在同一个陷阱，并通过非共振激光激发的光谱离子，诱导相干运动进行状态检测。运动幅度，取决于光谱离子状态，测量或者通过时间分辨光子计数，或通过解决边带激发控制离子。第一种方法提供了一种简单的方法来区分Al+中的“时钟”状态，这避免了基态冷却和边带跃迁。第二种方法减少了自发发射和光谱离子上的光泵浦，我们通过非破坏性区分Al+的1S0基态中的塞曼子能级来证明这一点。
2011-12-09 physics.atom-ph quant-ph
Yrast line for weakly interacting trapped bosons
我们数值计算了具有弱排斥接触相互作用的简谐囚禁玻色子系统的yrast线，研究了当角动量L增加并接近玻色子数目N时向涡旋态的转变。L=N本征态确实由具有单位角动量的粒子主导，但是除了纯涡旋配置之外，该状态还有其他重要的成分。在低和高L之间存在平滑的交叉，没有量子相变的指示。最引人注目的是，能量和波函数似乎是L在整个范围2 < L < N上的解析函数。我们确认了Mottelson提出的低L态的结构，主要是具有两个或三个单位角动量的单粒子激发。
1999-08-12 cond-mat nucl-th physics.atom-ph
Structure and stability of trapped atomic boson-fermion mixtures
本文基于修正的玻色子分量Gross-Pitaevskii方程，考虑了费米子云产生的平均场相互作用，研究了零温下玻色子和费米子原子二元混合物在外囚禁势中的结构.费米子分量的密度是在高斯-费米近似下描述的。系统地研究了玻色子-玻色子和玻色子-费米子s波相互作用对混合体密度分布和稳定性的影响。临界粒子数的平均场崩溃所造成的有吸引力的玻色子玻色子或有吸引力的玻色子费米子相互作用和发病的空间分量分离进行了讨论。结果表明，玻色子-玻色子和玻色子-费米子相互作用之间的相互作用产生了丰富而复杂的相图。最后，讨论了玻色子-费米子混合体的特殊性质和应用前景。
2002-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Coherent Control of Photon Correlations in Trapped Ion Crystals
Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院科学仪器研究所）
研究通过俘获离子晶体实现光子相关性的相干控制，揭示了相干散射与自发辐射的相互作用对光子统计的影响。
2025-12-02 physics.atom-ph quant-ph
Simulation of XXZ Spin Models using Sideband Transitions in Trapped Bosonic Gases
我们从理论上提出并实验上证明了利用$^{87}$ Rb原子的囚禁系综中的运动边带来设计可调的长程XXZ自旋模型。我们通过探测Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型中的铁磁到顺磁动态相变来对我们的模拟器进行基准测试，该模型是一个集体XXZ模型加上额外的横向和纵向场，通过拉比光谱。我们实验重建的动力学阶段之间的边界，这是在很好的协议与平均场理论预测。我们的工作为各向异性自旋-自旋相互作用的量子模拟和多体纠缠增强的量子精密测量引入了新的可能性。
2020-10-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coherently displaced oscillator quantum states of a single trapped atom
通过激光诱导的运动边带相互作用，简谐束缚离子的相干位移谐振子数态可以耦合到离子的两个内部态。内部状态随后可以通过状态相关荧光在投影测量中读出，具有近单位保真度。这导致了丰富的一组线的形状时，记录边带激发后的内部状态的激发概率，作为位移驱动相对于离子的运动频率的频率失谐的函数。我们精确地表征的相干位移的基础上产生的线的形状，表现出尖锐的功能，是有用的振荡器频率确定从单量子制度到非常大的相干态，平均占用数为几百。我们还介绍了一种基于多个相干位移和自由进动的技术，用于表征在500 Hz至400 kHz的频率范围内的陷阱电位上的噪声。来自离子的信号被直接用于发现和消除光谱中通常无法访问的部分中的技术噪声源。
2018-11-01 physics.atom-ph quant-ph
Rabi Lattice models with discrete gauge symmetry: phase diagram and implementation in trapped ion quantum simulators
我们研究的自旋玻色子链，表现出局部Z2对称性。利用微扰理论、平均场论和密度矩阵重整化群方法研究了该模型的量子相图。我们的计算表明，在玻色子量子动力学慢于自旋-自旋相互作用的区域存在一级相变。我们的模型可以用俘获离子量子模拟器来实现，从而实现显示局部规范不变性和一阶相变的极小模型。
2015-03-16 physics.atom-ph quant-ph
Time Dependent Variational Principle and Coherent State Orbits for a Trapped Ion
研究了表征囚禁离子的哈密顿函数的光谱性质。为了研究囚禁离子的半经典动力学，引入相干态轨道作为量子态空间的子流形，由跃迁几率引入Kähler结构.将含时变分原理（TDVP）应用于相干态轨道。经典相空间类型的凯勒流形上的汉密尔顿运动方程自然产生。由量子哈密顿量在辛相干态上的期望值得到了相应的经典哈密顿量。光谱信息因此被编码在相位图内。我们处理玻色子实现的SU（1，1）群的李代数，我们特殊的情况下，一个离子限制在一个组合，保罗和潘宁陷阱。这种形式主义可以适用于哈密顿量是非线性的无穷小发电机的动力学对称群，如离子的情况下，电动势阱。得到了离散的准能谱，相应的准能态被明确地实现为由相应的经典运动方程的稳定解参数化的相干态。量子和经典稳定域之间的对应关系，从而建立，使用Husimi表示。
2014-10-21 math-ph math.MP physics.atom-ph
A trapped ion quantum computer with robust entangling gates and quantum coherent feedback
量子计算机有望在解决一系列计算问题时实现比经典计算机显著的加速。线性保罗阱中的离子链是构建这种量子计算机的一个有前途的平台，因为它们的相干时间长，控制质量高。在这里，我们报告了一个小型的，五量子比特，通用量子计算机的建设使用$^{88}\text{Sr}^{+}$离子在RF陷阱。所有的基本操作，包括初始化，量子逻辑操作和读出，都是高保真的。使用窄线宽激光器实现的选择性双量子位和单量子位门包括通用门集合，允许在量子寄存器上实现任何幺正。我们回顾了主要的实验工具，并详细描述了计算机的独特之处：使用强大的纠缠门和通过EMCCD相机采集的量子相干反馈系统的发展。后者是必要的，在未来的实验中进行量子纠错协议。
2021-11-07 physics.atom-ph quant-ph
Quench Dynamics of Two One-Dimensional Harmonically Trapped Bosons Bridging Attraction and Repulsion
我们解开的非平衡量子动力学的两个谐波限制玻色子在一个空间维度时，执行的相互作用淬火从有限的排斥吸引的相互作用强度，反之亦然。一个封闭的解析形式的展开系数的时间演化的两体波函数的推导，而其动力学是确定在postquench本征态的扩展。对于这两个淬火方案的时间演变进行了分析，通过检查的一个和两个身体的约化密度矩阵和密度，动量分布和保真度。借助于保真度谱和本征谱，我们确定了支配动力学的系统的主导本征态。通过对上述观测量的动态监测，我们提供了由猝灭触发的能量较高的态的特征。
2019-05-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Many-body collisional dynamics of impurities injected into a double-well trapped Bose-Einstein condensate
我们解开了多体动力学的谐波捕获杂质碰撞玻色子介质限制在一个双阱淬火后，最初位移的谐波陷阱的中心的双阱。我们发现，新兴的相关动力学关键取决于杂质介质相互作用的强度允许到不同的动态响应制度的分类。对于强吸引杂质介质耦合的杂质是绑定到玻色子浴，而中间的吸引力，它经历了一个有效的隧道。在弱吸引或排斥耦合的情况下，杂质穿透玻色子浴并进行耗散振荡运动。进一步增加的杂质浴排斥的结果在玻色子介质的密度峰之间的杂质的钉扎，这是一个与强杂质介质纠缠的现象。对于强排斥，杂质被玻色子介质完全反射。为了揭示伴随动力学的潜在微观激发过程，我们采用了一个有效的潜在图片。我们将我们的结果扩展到两个玻色子杂质的情况下，并证明存在一个定性相似的杂质动力学。
2021-04-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Correlated Pair Creation with Positive- and Negative-Frequency Oscillators in a Trapped-Ion Quantum Simulator
Rice University（莱斯大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究在囚禁离子量子模拟器中，通过调控双模量子Rabi模型的频率符号，实现关联对产生，构建双模参量放大器并产生多种纠缠态，还提出了可在现有平台实现的方案。
2026-10-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental Realization of Thermal Reservoirs with Tunable Temperature in a Trapped-Ion Spin-Boson Simulator
Rice University（莱斯大学）；Smalley-Curl Institute, Rice University（斯莫利-柯尔研究所）
该研究通过囚禁离子自旋-玻色模拟器实现了可调温度热库的实验，展示了在不同温度下电荷转移模型的非平衡动力学及热激活干涉路径的观察。
2026-02-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
