Atom waveguide using a two-color evanescent light field around a subwavelength-diameter optical fiber
我们建议在亚波长直径的光纤中利用双色倏逝光场来捕获和引导原子。光纤携带红色失谐光和蓝色失谐光，两种模式都远离共振。当两个输入光场都是圆偏振的时，在横向平面中的总电势的一组捕获最小值形成为围绕光纤的环。这种设计允许将原子限制在光纤周围的圆柱壳中。当一个或两个输入光场为线偏振时，总势在横平面内有两个局部极小点。这种设计允许将原子限制在平行于光纤轴的两条直线上。由于光纤的厚度薄，我们可以使用具有显著不同的倏逝衰减长度的远偏离共振场来产生具有大深度、大相干时间和大陷阱寿命的净电势。例如，0.2- $μ$ m半径石英光纤承载30 mW的1.06- $μ$ m波长光和29 mW的700 nm波长光，两个场在输入处都是圆偏振的，对于铯原子给出2.9 mK的陷阱深度、32 ms的相干时间和541 s的反冲加热限制的陷阱寿命。
2004-07-22 quant-ph
Diffraction of a Bose-Einstein Condensate in the Time Domain
我们观察到铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚体在振镜势上的衍射。物质波包在蓝失谐倏逝光场上垂直入射时，经过3.6 mm的自由降落后反弹回来。反射镜以500 kHz的频率振动，振幅为3.0 nm。原子的载流子和边带在它们的弹道膨胀期间直接成像。衍射原子波包的位置和相对重量与Carsten Henkel等人的理论预测非常一致。
2005-09-30 quant-ph
Macroscopic violation of special relativity
量子电子动力学（QED）的创始人之一费曼在他的图中引入了虚粒子作为相互作用过程的中间态。这样的虚粒子是不可观测的，然而，从理论的角度来看，它们代表了可观测的真实状态之间的必要中间状态。这种虚粒子的引入是为了描述电子和正电子之间的相互作用过程，以及更复杂的相互作用过程。虚光子的其他候选者是光学中已知的倏逝模。消失模具有纯虚波数，它们代表薛定谔方程的隧道解的数学类比。消逝模式存在于例如全反射的光学过程中和尺寸过小的波导中。最突出的例子是双棱镜的受抑全内反射。1949年索末菲\cite{Sommerfeld}指出，这种光学现象代表了量子力学隧穿的类比。倏逝模和隧穿违反了狭义相对论，显然，它们代表了证明狭义相对论的例外。我们证明了在宏观尺度上的数量级的一米的倏逝模式\textbf{with digital microwave}信号的量子力学行为，并表明，倏逝模式是很好地描述了虚光子由以前的QED计算预测。
2007-08-05 quant-ph
State-insensitive trapping and guiding of cesium atoms using a two-color evanescent field around a subwavelength-diameter fiber
本文计算了铯原子在亚波长光纤中双色倏逝场中基态和激发态的光学势，即光位移。我们表明，$6S_{1/2}\leftrightarrow 6P_{3/2}$跃迁的光移可以通过将一个捕获光的波长调谐到934.5 nm左右（中心红失谐魔波长）和将另一个光的波长调谐到685.5 nm左右（中心蓝失谐魔波长）来最小化。同时使用红色和蓝色失谐魔波长允许状态不敏感的双色捕获和铯原子沿薄光纤的引导。我们的结果可以用来有效地加载双色偶极阱铯原子从磁光阱和执行连续观测。
2004-11-24 quant-ph
Efficient optical pumping of alkaline atoms for evanescent fields at dielectric-vapor interfaces
实验研究了介质-汽相界面处的倏逝电磁场对铷原子的超精细光抽运。利用直角棱镜与蒸气池相结合，在全内反射的条件下，利用倏逝波激发，研究了纳米尺度下光与原子的相互作用。一个有效的超精细光泵浦，导致探测的倏逝波信号的吸收完全抑制，观察时，泵浦激光束被发送在正常入射到界面。相反，当泵浦和探测光束在集成棱镜-蒸气室中共同传播时，没有观察到光学泵浦的明显证据。实验结果得到了基于四能级结构的光学布洛赫方程的详细模型的支持。在纳米尺度上获得的片上高效光泵浦被认为是寻求诸如光开关、磁力测量和量子存储器等应用的重要一步。
2018-12-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical interface created by laser-cooled atoms trapped in the evanescent field surrounding an optical nanofiber
激光冷却中性原子的捕获和光学接口是其用于先进量子技术的基本要求。在这里，我们同时实现了这两个任务与铯原子相互作用的多色倏逝场周围的光学晶体。这些原子被定位在一个一维的光晶格约200 nm以上的表面，并可以有效地询问与共振光场发送通过的表面。我们的技术开辟了将激光冷却原子系综直接集成到光纤网络中的途径，这是大规模量子通信方案的重要先决条件。此外，它非常适合于实现混合量子系统，该混合量子系统将原子与，例如，固态量子器件
2010-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of radiation pressure exerted by evanescent waves
本文报道了一个直接观测到的辐射压力，施加在冷铷原子上，而反弹的消逝波原子镜。我们通过对反弹后原子的运动成像来分析辐射压力。测量的吸收光子的数量的激光失谐范围从{190 MHz}到{1.4 GHz}和角度从{0.9 mrad}到{24 mrad}以上的临界角的全内反射。根据这些设置，我们发现与镜面平行的速度变化，范围从1到{18 cm/s}。这相当于每个原子有2到31个光子反冲。这些结果与倏逝波光功率无关。
2000-02-10 quant-ph
The influence of evanescent waves on the nature of optical cooperative effects in atomic ensembles in a waveguide
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University（圣彼得堡彼得大帝理工大学）；Institute for Analytical Instrumentation of RAS（俄罗斯科学院分析仪器研究所）；Ioffe Institute（约费研究所）
研究倏逝波对原子团块中集体多原子效应的影响，揭示其对协同自发辐射过程和辐射传输性质的改变机制。
2026-04-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Evanescent single-molecule biosensing with quantum limited precision
能够检测和跟踪单个未标记生物分子的传感器是理解纳米级生物分子动力学和相互作用以及在其最终检测极限下进行医学诊断的重要工具。近年来，利用光学微腔和纳米等离子体共振器所提供的强增强倏逝场，已经实现了异常的灵敏度。然而，在高场强下，生物样本的光损伤变得越来越成问题。在这里，我们介绍了一种基于光学纳米纤维的倏逝波生物传感器，其在由光的量化引入的基本精度限制下操作。这允许四个数量级的光强度减少，同时保持国家的最先进的灵敏度。它能够对小至3.5 nm的单个生物分子进行量子噪声限制跟踪，并在较长时间内监测表面-分子相互作用。通过实现量子噪声有限的精度，我们的方法提供了一条通往量子增强单分子生物传感器的途径。
2016-11-14 physics.optics quant-ph
Experimentum crucis for electromagnetic response of metals to evanescent waves and the Casimir puzzle
众所周知，对于德鲁德模型或等离子体模型描述的金属，使用Lifshitz理论在大分离下计算的卡西米尔力相差2倍。我们认为，这种差异是完全由横向电（S）倏逝波的贡献。考虑到金属对低频倏逝波电磁响应的实验资料缺乏，我们提出了一个测量真空中厚金属板上方振荡磁偶极子磁场的实验。根据我们的研究结果，这个字段的横向分量是由横向电倏逝波，并可能会根据描述的模型的计算中使用的板的介电常数和磁偶极子的振荡频率的数量级而变化。测量磁场的横向分量的典型参数的磁偶极子设计在1毫米线圈的形式，一个可以验证或证伪的德鲁德模型的适用性作为一个响应函数的金属在低频倏逝波的范围。这将阐明卡西米尔之谜的根源在于这样一个事实，即使用Drude模型的Lifshitz理论的理论预测与卡西米尔力在超过150 nm的分离处的高精度测量相矛盾。讨论了所建议的实验对光学和凝聚态物理中处理倏逝波的广泛主题的可能影响。
2022-11-14 quant-ph
Hybrid Quantum System of a Nanofiber Mode Coupled to Two Chains of Optically Trapped Atoms
利用渐缩光场对冷原子进行捕获和光学界面作用，构成了一种新型的可控的混合量子系统。原子被捕获在两个平行的一维光晶格中，该晶格由非常靠近样品表面相对侧的适当的远蓝和红失谐倏逝场模式产生。每个光晶格的集体电子激发（激子）共振耦合到第二晶格，形成对称和反对称公共激子。相反，单个原子偶极-偶极相互作用的逆立方依赖性，我们解析地发现一个指数衰减的耦合强度与晶格之间的距离。由此产生的对称（亮）激子与共振光子相互作用形成光纤极化激元，可以通过线性光谱观察到。对于足够大的波矢，极化子衰减到自由空间的速率大大降低，这应该使该系统成为实现原子系综之间的远程量子通信的理想选择。
2010-06-11 quant-ph
Two dimensional nonlinear dynamics of evanescent-wave guided atoms in hollow fiber
描述了空芯光纤中大蓝失谐渐逝波引导冷原子的经典和量子二维非线性动力学。我们表明，混沌动力学存在的经典动力学，当光束的强度是周期性调制。模拟了原子在（x，y）平面上的二维分布。当系统进入全局混沌状态时，原子将聚集在多个环形区域上。我们的模拟表明，当原子通量很小时，如果我们在每个调制周期检测一次原子分布并对信号进行积分，将获得类似的分布。对于量子动力学，量子坍缩和复活出现。对于周期性调制的光势，原子位置的变化比没有调制的情况得到了抑制。在二维中空光纤量子系统中，原子的角动量会影响波函数的演化。
1999-12-26 quant-ph
Extraordinary momentum and spin in evanescent waves
动量和自旋代表了量子粒子和场的基本动力学性质。特别地，传播的光波（光子）携带分别由波矢量和圆偏振确定的动量和纵向自旋。在这里，我们表明，完全相反的情况下，可以为倏逝光波。单个倏逝波具有自旋分量，该分量与偏振无关并且与波矢正交。此外，这样的波携带动量分量，其由圆偏振确定并且也与波矢量正交。我们发现，这些非凡的属性揭示了一个基本的贝林凡特的自旋动量，已知的场论和不可观察的传播领域。我们证明了在倏逝场中探测Mie粒子的横动量和自旋的推扭作用。这允许观察光的“不可能”性质和基本的场论量，这在以前被认为是“虚拟的”。
2014-03-22 hep-th physics.optics quant-ph
Atom optical elements for Bose condensates
本文提出了一种适用于囚禁稀碱原子玻色凝聚的原子光学元件的简单模型，并对它的特性进行了数值模拟。我们展示了通过修改实验可调参数来聚焦和分裂凝聚体的方法。我们表明，至少有两种方式实现原子光学元件：一个可以调制原子间的散射长度在空间中，或者，使用正弦曲线，外部施加的电位。
1997-08-29 quant-ph
Atom reflection echoes and surface matter waves in atom meta-optics
由原子波包入射到排斥势垒边缘产生的倏逝物质波可以通过施加负折射率“随动”势脉冲而被反向折射和重构。一种是由倏逝物质波的坍缩和回复产生表面物质波，通过势垒界面发出的原子反射回波可以观测到。这种性质，加上诱导负折射的性质，使这种势成为光光学中负折射率材料的物质波对应物。
2009-10-22 physics.optics quant-ph
Excess noise depletion of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity
耦合到超冷玻色子运动中的腔场的量子涨落可以被一种类似于不稳定腔激光器中的彼得曼过剩噪声因子的机制强烈放大。对于稳定光学谐振腔中的玻色-爱因斯坦凝聚体，过量噪声效应在长时间尺度上相当于显著的损耗。
2008-12-02 quant-ph
Substrate-based atom waveguide using guided two-color evanescent light fields
我们提出了一种偶极力线性波导，它将中性原子限制到λ/2以上的微加工单模介质光波导。光导在水平偏振TE模式中携带远蓝色失谐光，在垂直偏振TM模式中携带远红色失谐光，两种模式都接近光学截止。由于两种模式的不同倏逝衰减长度，在光导上方形成横向平面中的俘获最小值。这种设计允许在衬底上制造机械稳定的原子光学元件。我们计算的全矢量约束模式的任意形状的引导使用二维非均匀有限元在频域中，使我们能够优化原子波导特性。在总功率为6 mW（D2线失谐量± 15 nm）的0.8 μ m × 0.2 μ m的矩形光波导中，铯原子（mF = 0）的陷阱深度为200 μ K，横向振荡频率f_x = 40 kHz，f_y = 160 kHz，收集面积约为1 μ m^2，相干时间为9 ms。我们讨论了非零m_F、表面相互作用、加热速率、衬底折射率以及波导弯曲半径的限制等因素的影响。
2000-02-10 cond-mat physics.atom-ph physics.optics
Manipulation of optical solitons in Bose-Einstein condensates
提出了一种控制工作能级为λ型的玻色-爱因斯坦凝聚体光学透明度的方法。报道的效果基本上是非线性的，并被认为是在一个完全可解的模型描述光与λ型介质的相互作用的框架。我们展示了如何在$Λ$型介质中的快，慢孤子之间的复杂的非线性相互作用点的可能性，以创建光门以及存储光学信息的可能性。
2004-11-19 quant-ph
Measurement of the Unusual Dielectric Response to Low-Frequency s-Polarized Evanescent Waves in Metals with {\break} Implications for the Casimir Effect
通过精确测量铜板反射的振荡磁场横向分量，发现实验数据排除了基于 Drude 模型的经典电动力学预测，证明该模型无法完整描述金属对 s 偏振倏逝波的电磁响应，对 Casimir 效应等领域具有重要启示。
2025-08-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dispersive Optical Interface Based on Nanofiber-Trapped Atoms
我们将一千个原子的系综在锥形光波导周围的倏逝场中进行色散界面。该方法依赖于系综与非共振探测光束的倏逝场的方位角非对称耦合，该倏逝场透射通过反射镜。由此产生的双折射和色散是显着的，我们观察到的相移$\sim$\，1\，mrad的每原子在失谐的6倍的自然线宽，对应于有效的共振光密度每原子为0.027。此外，我们利用这种强色散非破坏性地确定原子的数量。
2011-10-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Notes on Evanescent Wave Bragg-Reflection Waveguides
我们研究了一种扩展的布拉格反射波导（BRW）的空气间隙作为层之一。这种设计有可能大大简化集成非线性光学元件的外延结构，代价是更复杂的结构。这种方法将为设计和改变BRW结构提供更大的灵活性。在这里，我们讨论了扩展的BRW板的理论，并报告我们的结果适用于矩形波导的BRW情况下的Marcatili的方法。用这种分析方法，我们可以估计的有效指数的模式数量级的速度比全数值技术，如时域有限差分法（FDTD）或有限元。最初的结果是混合的;虽然已经发现了相位匹配的设计，但它们目前与其他方案相比没有显着的优势。
2013-09-02 physics.optics quant-ph
Towards a fictitious magnetic field trap for both ground and Rydberg state $^{87}$Rb atoms via the evanescent field of an optical nanofibre
本文提出一种结合光学纳米光纤倏逝场诱导的虚拟磁场与外部偏置磁场的阱方案，用于同时约束$^{87}$Rb基态和里德伯态原子并最小化差分光移，为构建基于里德伯原子的一维量子网络阵列提供实用途径。
2025-07-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Propagating and evanescent waves in absorbing media
我们比较了在吸收介质中传播和消逝的光波与存在非弹性散射的电子的行为。介电常数的虚部主要导致传播波的指数衰减，但对于倏逝波会产生相移。然后，我们描述了如何散射的量子粒子出一个特定的相干通道可以模拟引入虚部的潜力，在类似的光学情况。势的虚部引起额外的散射，对于足够大的虚部值，额外的散射可以占主导地位并且实际上防止波的吸收。我们还讨论了最大化波的吸收的问题，并指出，存在的束缚态大大艾滋病的吸收。我们通过考虑金属表面对光的吸收来说明这一点。
2003-01-10 cond-mat.mes-hall physics.ed-ph quant-ph
Machine learner optimization of optical nanofiber-based dipole traps for cold $^{87}$Rb atoms
本研究利用环内随机人工神经网络机器学习器优化激光冷却过程，使基于光学纳米纤维的双色偶极阱中$^{87}$Rb原子的捕获数提升约50%、峰值光学深度提升70%，为倏逝场介导的集体原子-光相互作用研究提供支持。
2021-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Trapping atoms in the evanescent field of laser written wave guides
我们分析了激光写入波导的倏逝场，并表明它们可以用来捕获靠近集成光学原子芯片表面的原子。与亚波长纳米纤维相反，通常不可能仅使用基模来产生稳定的捕获电势。这就是为什么我们通过使用两种不同的激光颜色来创建稳定的捕获势，使得波导支持蓝色失谐激光的两个模式，而对于红色失谐光，波导只有一个模式。特别是，我们研究了这样的双色陷阱铯原子，并计算了潜在的和损失的一组参数，在实验范围内。我们还优化了系统参数，以尽量减少由于光子散射和隧穿到表面的陷阱损失。
2016-05-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A nanowaveguide platform for collective atom-light interaction
提出了一种利用倏逝场耦合实现原子-光集体相互作用的波导平台。我们研制了一个1cm长的氮化硅半导体波导，它可以利用倏逝场捕获和探测~（87）Rb原子系综。该波导具有亚微米平方模面积，并设计有锥形，以在近红外波长（750 nm至1100 nm）下实现高光纤到波导耦合效率。平台中的倒锥形将光纤耦合光的弱导模转换成具有倏逝场的强导模以捕获原子，然后在波导的另一端回到弱导模。在760 nm和1064 nm处，耦合损耗为每面-1dB（~80%耦合效率），这是通过使用不同长度的波导的传播损耗测量来估计的。该平台具有良好的热导率，可以引导高功率的光在超高真空中捕获原子。作为中间步骤，我们已经观察到的热原子吸收的倏逝波组件的一个caveguide，并已证明了U线镜磁光阱，可以转移原子的表面附近。
2015-08-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Fiber ring resonator with nanofiber section for chiral cavity quantum electrodynamics and multimode strong coupling
我们实验上实现了一个光纤环形腔，包括一个锥形部分与亚波长直径腰部。在该部分中，被引导的光表现出显著的渐逝场，其允许与光学发射器的有效接口。一个商业可调谐光纤分束器提供了简单和强大的耦合到谐振器。谐振腔的关键参数，如其输出耦合率，自由光谱范围和双折射率可以调整。由于低锥度和耦合损耗，谐振器表现出F=75+/-1的无载精细度，足以达到用于放置在倏逝场中的发射器的强耦合的状态。该系统非常适合于沿超导截面捕获激光冷却的原子系综。基于测量的参数，我们估计该系统可以作为一个平台，光学多模强耦合实验。最后，我们讨论了基于手征量子光学应用的谐振腔的可能性。
2016-11-04 physics.optics quant-ph
Mean-field dynamics of a Bose Josephson junction in an optical cavity
研究了色散耦合到高精细度光腔单模的玻色约瑟夫森结的平均场动力学。导出了玻色约瑟夫森结的有效经典哈密顿量，并从相图的角度研究了其动力学性质。结果表明，强凝聚场耦合确实改变了玻色约瑟夫森结的动力学性质。讨论了相干操纵和用\textsl{in situ}观测玻色约瑟夫森结动力学的可能性。
2008-04-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
A state-insensitive, compensated nanofiber trap
光纤网络中激光冷却原子的捕获和接口是量子信息科学的重要能力。继Balykin等人和Vetsch等人的开创性工作之后，我们提出了一种利用双色态不敏感的倏逝波在介质管周围捕获单个铯原子的方法。具体来说，我们表明，矢量光的位移（即，由前向传播的消逝波的固有椭圆率引起的基态的有效不均匀塞曼展宽）可以被后向传播的消逝波有效地抵消。此外，通过在魔波长下操作捕获激光器，我们去除了基态和激发态之间的差分标量光位移，从而允许光学D2跃迁的共振驱动。该方案提供了一个很有前途的方法来捕获和探测中性原子与现实的实验参数长的陷阱和相干寿命。
2011-10-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Casimir force for geometrically confined ideal Bose gas in a harmonic-optical potential
本文利用Ketterle近似和van Druten近似，导出了在简谐-光晶格势场中两平板间无相互作用的理想玻色气体的Casimir力的封闭形式。我们发现玻色-爱因斯坦凝聚温度$T_{c}$是Casimir力不同物理行为的临界点。我们证明了在简谐光学势存在下，当$d^{5}$.然而，在$T>T_{c}$的情况下，其根据板的分离$d$指数衰减。此外，我们还讨论了Casimir力的温度依赖性以及谐振光晶格势在量子临界系统、量子相变和纳米器件中的重要性。
2015-04-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement production with Bose atoms in optical lattices
本文提出了一种基于玻色-爱因斯坦凝聚体在光晶格或磁晶格中共振产生拓扑模的纠缠产生方法。该方法不仅可以控制纠缠产生的强度，而且可以控制其随时间的变化。该方法可作为量子信息处理和量子计算的实用工具。
2008-04-23 cond-mat.other quant-ph
Quantum Phases of the Extended Bose-Hubbard Hamiltonian: Possibility of a Supersolid State of Cold Atoms in Optical Lattices
冷原子光晶格通常模拟零程哈伯德模型。讨论了利用光晶格的激发态产生扩展范围的哈伯德模型的理论可能性。我们发现，玻色子限制在较高的带的光晶格允许一个丰富的相图，包括超固相。利用Gutzwiller平均场论我们建立了维持由扩展的Bose-哈伯德模型产生的亚稳态所必需的参数机制。
2005-07-20 cond-mat.other quant-ph
Quantum noise of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity, correlations and entanglement
激光驱动光腔场中超冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚体表现出色散光学双稳态。我们用平均场近似和分析平均场解附近线性化量子涨落的关联函数来描述这个系统。在定态下给出了原子与光场的纠缠度和量子场求积的统计特性。结果表明，平均场解，即玻色-爱因斯坦凝聚体是强大的反对纠缠产生的相图的大部分。
2010-03-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Two-mode and dual-resonant planar photonic waveguides for efficient guiding and trapping of atoms
本研究针对超冷原子囚禁需求，提出基于悬浮光学肋形波导的双色双模倏逝光方案，通过高低频光分别以双模、单模传输并调谐至不同原子跃迁，提升偶极势深度，应用于铷原子时阱深可达0.3 mK以上。
2025-07-31 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Entanglement production with multimode Bose-Einstein condensates in optical lattices
考虑了深光晶格，在每个晶格中有许多玻色凝聚原子。通过对囚禁势的共振调制，可以将宏观部分原子转移到对应于拓扑相干模的集体非线性态。这些模式之间可以产生纠缠。通过改变共振调制场，可以有效地调节这种多模玻色凝聚体多阱系统中纠缠的产生。
2006-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Diffraction catastrophes threaded by quantized vortex skeletons caused by atom-optical aberrations induced in trapped Bose-Einstein condensates
我们提出了一个非线性原子光学实验，在玻色-爱因斯坦凝聚态波中产生由量子化涡旋骨架穿过的衍射灾难。我们展示了如何原子光学畸变诱导捕获玻色-爱因斯坦凝聚体演变成特定的焦散结构，由于不完善的聚焦。观察到横截面为交错涡格的涡骨架在普遍衍射灾难内部成核。我们的观察揭示了玻色新星的结构和动力学，并提出了物质波衍射灾难的应用，包括检测的序参量配对对称性在冷气体实验。
2013-08-23 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
