原子芯片与一维玻色气体
Atom chips and one-dimensional Bose gases
摘要:
在这篇评论文章中,我们描述了一维气体实现原子芯片实验的研究。
英文摘要:
In this review article, we describe the studies of 1D gases realised on atom-chip experiments.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Atom chips and one-dimensional Bose gases
Isabelle Bouchoule, N. J. Van Druten, Christoph I. Westbrook
在这篇评论文章中,我们描述了一维气体实现原子芯片实验的研究。
In this review article, we describe the studies of 1D gases realised on atom-chip experiments.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
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Box traps on an atom chip for one-dimensional quantum gases
我们提出了在原子芯片上实现超冷气体的定制捕获势。我们实现了高度细长的陷阱与盒状限制沿长,轴向方向与传统的谐波限制沿两个径向方向相结合。介绍了原子芯片和盒阱的设计、制作和性能测试。我们加载超冷($\lesssim1 μ$ K)云的$^{87}$ Rb在一个盒子陷阱,并证明玻色气体聚焦作为一种手段来表征这些原子云在任意形状的潜力。我们的结果表明,原子芯片上的盒状轴向势对于一维量子气体的研究是非常有希望的。
Bose-Einstein condensation on an atom chip
报道了在原子芯片上产生玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的实验。基于芯片的Z线电流和均匀偏置磁场产生紧密的磁阱,这允许快速产生BEC。经过4.17秒的强制射频蒸发冷却后,出现了约3000个原子的冷凝物。转变温度约为300nK。这个紧凑的系统是相当强大的,允许多功能的扩展和BEC的进一步研究。
Ex Vacuo Atom Chip Bose-Einstein Condensate (BEC)
与定制薄壁真空室结合使用的Ex vacuum原子芯片,使得能够快速替换用于磁捕获冷原子实验的原子芯片。原子被捕获在使用高功率原子芯片产生的$>2$ kHz磁阱中。薄壁真空室允许原子被捕获在距离位于真空系统外部的原子芯片导体$\lesssim1$ mm处。将原子芯片放置在真空之外简化了电气连接并改善了热管理。使用多引线Z线芯片设计,用外部原子芯片产生玻色-爱因斯坦凝聚体。在用新设计的交叉线芯片替换Z线芯片的同时保持真空和光学条件。原子芯片被交换,在不到三个小时的时间内实现了初始磁阱。
Experimental study of the role of trap symmetry in an atom-chip interferometer above the Bose-Einstein condensation threshold
本文报道了在玻色-爱因斯坦凝聚阈值以上超冷铷87原子的原子-芯片干涉仪的实验研究。在干涉仪序列期间,观察到的对比度衰减时间与温度和陷阱对称度的相关性与发表在[Dupont-Nivet et al.,NJP 18,113012(2016)]。这些结果为捕获热原子的精确测量铺平了道路。
Bose-Einstein condensation on a superconducting atom chip
我们在低温环境下仅用超导导线在原子芯片上制备了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)。我们在100 nK的温度下观察到10^4个原子的凝聚开始。这一结果为研究BEC与超导表面相互作用中的原子损耗和退相干开辟了道路。在小而致密的原子样品中,长寿命里德伯原子的偶极阻塞研究正在进行中。
Bose-Einstein-condensate source on an optical-grating-based atom chip for quantum sensor applications
本文提出在单个光栅原子芯片上集成激光冷却、光栅磁光阱和强制蒸发,仅用一束冷却光制备出6×10^4个铷-87原子的玻色-爱因斯坦凝聚体,显著提升了冷原子惯性传感器在恶劣现场环境中的鲁棒性与可靠性。
Microwave-stimulated Raman adiabatic passage in a Bose-Einstein condensate on an atom chip
本文报道了在微波频率范围内,磁囚禁在原子芯片附近的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)内态之间的受激拉曼绝热通过(STIRAP)。本实验中使用的STIRAP协议对外部扰动是鲁棒的,因为它是绝热传输,并且功率高效,因为它仅涉及谐振(或准谐振)过程。考虑到损失和碰撞的影响,在非线性布洛赫方程模型,我们表明,最大的传输效率获得非零值的单光子和双光子失谐,这是定量证实了我们的实验测量。
Atom chips with free-standing two-dimensional electron gases: advantages and challenges
在这项工作中,我们考虑的优势和挑战,使用独立的二维电子气(2DEG)作为原子芯片中的活性成分操纵超冷合奏碱金属原子。我们计算捕获参数实现与典型的高迁移率2DEG在原子芯片配置,并确定该系统的优势,从原子芯片在亚微米的距离捕获原子。我们展示了如何利用原子气体对磁场不均匀性的敏感性来用量子电子器件控制原子,反之,利用原子来探测半导体器件的结构和输运性质。
High-Resolution Imaging and Optical Control of Bose-Einstein Condensates in an Atom Chip Magnetic Trap
利用硅玻璃复合原子芯片实现了一种高分辨率超冷原子投影成像系统。原子芯片被金属化以实现磁捕获,而玻璃区域使得能够对驻留在芯片表面下方约100微米的磁阱中的原子进行高数值孔径光学访问。原子芯片作为真空系统的一面墙,这使得商业显微镜组件能够用于投影和成像。全息产生的光图案被用来将雪茄形的磁阱光学切片成单独的区域;这已经被用来同时产生多达四个玻色凝聚体。使用荧光技术,我们已经证明了在陷阱成像分辨率下降到2.5微米
Equations of state from individual one-dimensional Bose gases
我们捕获个人的一维玻色气体,并获得相关的状态方程相结合的校准约束势与原位密度分布。我们的观测结果与局域密度近似下的精确Yang-Yang一维热力学解符合得很好。我们发现,我们最终的一维系统经历了低效的蒸发冷却,降低了绝对温度,但单调地降低了简并参数。
Coherent splitting of two-dimensional Bose gases in magnetic potentials
研究二维(2D)系统的非平衡动力学具有广泛的理论兴趣,因为这些系统强烈地受到涨落的影响,并且在有限温度下存在超流相变。在这项工作中,我们实现了物质波干涉退化玻色气体,包括第一次演示相干分裂的二维玻色气体使用磁捕获势。我们提高条纹对比度成像只有一个薄片的膨胀原子云,这将是必要的后续研究的气体弛豫后的量子淬火。
Bose-Einstein Condensation on a Permanent-Magnet Atom Chip
我们在基于周期磁化录像带的永磁体原子芯片上产生了玻色-爱因斯坦凝聚体。我们观察到的膨胀和动力学的冷凝物中的一个微观波导接近表面。原子在该电介质材料附近保持被捕获的寿命显著长于相同厚度的金属表面上方。这些结果说明了微观永磁体结构的量子相干制备和操纵冷原子的适用性。
Bose-Einstein condensate in gases of rare atomic species
我们成功地将玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的生产推广到稀有物种。尽管其天然丰度低至0.13%,但$^{168}$ Yb被直接蒸发冷却至BEC。我们的成功演示鼓励尝试获得放射性原子的量子气体,这扩展了量子多体物理和精确测量的可能性。此外,成功地形成了稳定的$^{168}$ Yb BEC和$^{174}$ Yb BEC的二元混合物。
Quantum Fluctuations in Dipolar Bose Gases
本文用Bogoliubov-de Gennes理论研究了量子涨落对偶极玻色气体的影响。因此,我们利用局域密度近似计算了凝聚态与激发态粒子之间的偶极交换相互作用。这允许在大颗粒数的限制下解析地获得Bogoliubov谱。在讨论了凝聚亏损和基态能量修正的基础上,利用超流流体力学方法,导出了谐波囚禁偶极玻色气体的量子修正运动方程。这些方程随后被应用于分析的平衡配置,低躺振荡频率,和飞行时间的动态。我们发现,原子磁和分子电偶极系统提供了有前途的方案,用于检测超出平均场效应。
An Atom Michelson Interferometer on a Chip Using a Bose-Einstein Condensate
原子迈克耳孙干涉仪是在"原子芯片"上实现的。"该芯片使用光刻图案的导体和外部磁场来产生和引导玻色-爱因斯坦凝聚体。凝聚态原子的分裂、反射和重组是通过波矢沿原子波导排列的驻波光场来实现的。通过磁场梯度或初始凝聚速度引入干涉仪两臂之间的差分相移。在原子传播时间为10 ms时,仍然可以观察到20%的干涉对比度。
Detecting Phase Coherence of 2D Bose Gases via Noise Correlations
本文通过测量二维 Bose 气体自由膨胀后的噪声关联,识别 BKT 转变两侧超流指数对应的空间振荡,并证明噪声干涉测量可用于探测多模量子气体的多体态。
Properties of strongly dipolar Bose gases beyond the Born approximation
强偶极玻色气体可以形成由量子涨落稳定的液滴。在理论描述中,利用低能散射振幅作为有效势。我们证明了对于磁性原子,玻恩近似的修正是存在的,并利用实际相互作用模型导出了修正的赝势。我们讨论了集体模式频率和液滴稳定性图的变化。我们的结果与最近的铒和镝原子实验相关。
T_c for dilute Bose gases: beyond leading order in 1/N
Baym、Blazot和Zinn-Justin最近使用大N近似计算了相互作用对稀玻色气体转变温度的影响。我们将他们的计算扩展到1/N中的次前导阶,并发现对前导阶结果的相对较小的校正为-26%。这表明大N近似在此应用中工作得令人惊讶地好。
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