REVIEW. Quantum optics with ultracold quantum gases: towards the full quantum regime of the light-matter interaction
虽然光囚禁超冷量子气体的研究是现代研究的一个突出方向，但在该领域中，光的量子特性被广泛忽视。量子气体的量子光学缩小了这一差距，并解决了光和超冷物质的量子统计性质发挥同样重要作用的现象。首先，光可以作为各种超冷粒子的量子动力学的量子非破坏（QND）探针，从超冷原子和分子气体到纳米粒子和纳米机械系统。其次，由于动态光物质纠缠，基于投影测量的多体态制备是可能的，其中新兴原子态的类别可以通过光学几何设计。光散射构成了这样一种具有可控测量反作用的量子测量。在基于腔的自旋压缩中，可以制备原子数压缩和薛定谔猫态。第三，将原子捕获在光学腔中，会产生光学势和力，这些势和力不是预定的，而是量子化的和动力学的变量。最终，量子气体的腔QED需要光和粒子的自洽解，这丰富了量子势中原子的量子多体态的图像。这将允许对与声子、极化子、极化激元和其他量子准粒子的物理学有关的现象进行量子模拟。
2012-03-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Quantum optical measurements in ultracold gases: macroscopic Bose-Einstein condensates
我们考虑腔内光晶格中的超冷量子简并气体。这个系统代表了一个简单但关键的“量子气体量子光学”模型，其中光和原子运动的量子描述同样重要。由于原子运动与光场的动力学纠缠，光场的测量也会影响多体原子态。条件原子动力学可以用量子蒙特卡罗波函数模拟方法来描述。在本文中，我们强调如何这个通常复杂的数值程序可以减少到一个解析解后，一些假设和近似有效的宏观玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）与大原子数。该理论可以应用于具有低填充因子（例如平均每个晶格位置一个原子）和非常高填充因子（例如双阱势中的BEC）的晶格。分析了多体纠缠原子态的纯度。
2009-11-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Quantum polarization spectroscopy of ultracold spinor gases
我们提出了一种方法，通过一系列的两个量子非破坏性的测量，通过发送非共振，偏振光脉冲通过气体的自旋气体的基态量子相位的检测。通过检测透射光的量子涨落和平均偏振值，识别了F=1和F=2旋量气体的各种平均场以及强相关相位的特征。
2007-03-11 cond-mat.other quant-ph
Quantum hydrodynamics of electron gases
金属中的电子气体被描述为量子带电的牛顿粘性流体，也经历固体晶格离子上的欧姆达西摩擦。导出了电子声波的色散关系，表明了新的量子扩散过程的存在。研究了金属表面附近的双电层，它表现出不同于Friedel振荡的量子涨落衰减行为。
2011-04-19 cond-mat.other quant-ph
Quantum phases of quadrupolar Fermi gases in optical lattices
介绍了一种新的多体系统量子模拟平台，该平台基于非球形原子或分子，其偶极矩为零，但具有显著的电四极矩值。我们考虑了二维正方形光晶格中的四极费米气体，并表明四极-四极相互作用的特殊对称性和宽调谐性导致了包含非常规BCS和电荷密度波相的丰富相图，并开辟了一个创建拓扑超流体的前景。四极物种，如亚稳态碱土金属原子和均三氮分子，对化学反应和坍塌是稳定的，并且在高密度下容易在实验中获得。
2013-11-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Light scattering from ultracold atomic gases in optical lattices at finite temperature
研究了有限温度下光晶格中原子的光散射。我们研究光散射的费米子在非相互作用制度和玻色子在超流和莫特绝缘制度。我们扩展了以前的理论研究，包括全能带结构的光晶格。我们发现，激发原子的最低频带的光散射，导致光散射远离经典衍射峰的增加，在很大程度上是温度无关的。这种额外的光散射导致基于光子计数的温度测量的效率较低。
2011-10-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Efficient all-optical production of large $^6$Li quantum gases using D$_1$ gray-molasses cooling
我们使用一个灰色的糖蜜操作的D $_1$原子跃迁产生的$^{6}$锂与大量的原子的简并量子气体。这个子多普勒冷却阶段，使我们能够降低初始温度的10 $^9$原子从500到40 $μ$ K在2毫秒。我们观察到，D $_1$冷却仍然有效地进入一个高强度的红外偶极陷阱，其中两个状态的混合物被蒸发，达到简并制度。我们生产的分子玻色-爱因斯坦凝聚的$\times$ 10 $^{5}$分子和弱相互作用的简并费米气体的$7\times$ 10 $^{5}$原子在$T/T_{F}<0.1$与一个典型的实验占空比为11秒。
2014-06-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Optical Creation of Synthetic Microgravity for Quantum Degenerate Gases
JILA & Department of Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系及JILA）
通过动态光偶极势补偿地球引力至毫g水平，实现量子简并气体的合成微重力，并用于物质波分束和布洛赫带原子干涉仪，抑制平均场效应恢复近√N灵敏度。
2026-06-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum-stabilized states in magnetic dipolar quantum gases
本文回顾了高度磁性原子超冷Bose气体中由量子涨落驱动的普适稳定机制，该机制防止系统坍缩并催生超稀薄量子液滴、晶化量子态及超固体等奇异量子稳定态的实验与理论进展。
2025-04-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Slow light propagation in trapped atomic quantum gases
研究了半经典慢光在囚禁二能级原子量子气体中的传输。在局域密度近似下，比较了低温玻色、费米和玻尔兹曼气体的群速度和透射率随温度的变化规律.
2001-04-04 quant-ph
Dipolar physics: A review of experiments with magnetic quantum gases
自2004年铬原子气体的量子简并性获得成功以来，由高磁性原子组成的超冷气体的实验研究已经蓬勃发展。该领域已经产生了许多前所未有的现象的观察，特别是那些长距离和各向异性偶极-偶极相互作用发挥了至关重要的作用。在这篇综述中，我们的目标是介绍磁量子气体平台的各个方面，使其成为探索超冷和量子物理的独特平台，并对实验成果进行全面概述。
2022-10-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Indirect decoherence in optical lattices and cold gases
两个能级原子与一个共同的热浴的相互作用导致原子之间的有效相互作用，使得随着时间的推移，原子的内部度变得相关甚至纠缠。如果部分原子保持未被观察到，则这在由于与热浴的相互作用而导致的直接退相干之上为所选原子产生额外的间接退相干。我表明，间接退相干可以大大增加，甚至占主导地位的退相干足够大的时间。我调查间接退相干通过热黑体辐射定量的原子被困在定期的位置在光晶格以及原子在随机位置在冷气体中，并显示如何间接相干可以控制，甚至通过实验可访问的参数抑制。
2006-05-31 quant-ph
Proof of quantum mechanical H-theorem beyond binary collisions in quantum gases
通过推广量子统计Boltzmann方程，在Lippmann-Schwinger形式下，证明了稀玻色和费米气体的量子力学H定理。泡利以前的研究只对二元弹性碰撞做了几乎相同的研究。在当前的研究中，我们正在考虑所有可能的多体弹性碰撞。我们的证明为量子气体热力学第二定律的基础提供了更好的理解。
2018-09-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Scaling Approach to Ideal Quantum Gases
理想量子气体的热力学性质仅仅是从量纲参数、泡利原理和热力学关系式推导出来的，而没有诉诸于统计力学。
2004-09-22 cond-mat.stat-mech physics.ed-ph physics.gen-ph
Topological Quantum Matter with Ultracold Gases in Optical Lattices
自从拓扑绝缘体被发现以来，许多拓扑相已经在一系列不同的系统中被预测和实现，为器件提供了迷人的物理和令人兴奋的机会。尽管新材料一直在开发和探索，但如果能够在易于调整的系统中实现，探测奇异拓扑相的前景将大大增强。超冷原子提供的灵活性可以提供这样一个平台。在这里，我们审查的工具，可用于创建拓扑状态使用超冷原子在光晶格，给出了一个概述的理论和实验进展，并提供了实现强关联的拓扑相位的前景。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Atomic quantum gases in periodically driven optical lattices
相干辐射形式的时间周期强迫是对单个原子等小量子系统进行相干操纵的标准工具。在过去的几年里，周期驱动也越来越多地被认为是多体系统相干控制的一种手段。特别是，超冷量子气体在光晶格中的实验受到周期性驱动，在较低的千赫制度已经吸引了很多的关注。其主要成就包括动态局域化的观测、玻色超流体和莫特绝缘体之间量子相变的动态控制、强人工磁场和拓扑能带结构的动态产生。本文综述了这些最近的实验和他们的理论描述。此外，周期性驱动的多体系统的基本性质进行了讨论的Floquet理论的框架内，包括加热，弛豫动力学，异常拓扑边缘状态，和缓慢的参数变化的响应。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Homogeneous fermionic Hubbard gases in a flat-top optical lattice
本文开发融合平顶光晶格与光箱阱的混合势，实现约8×10⁵位点的三维均匀费米哈伯德气体，通过射频光谱测量双占据分数，揭示金属-莫特转变及波梅兰丘克效应等关键物理现象。
2025-02-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
The Kramers Problem for Quantum Fermi Gases with Velocity--Dependent Collision Frequency and Diffusive Boundary Conditions
动力学理论中的经典Kramers问题被解析地解决了。研究了量子费米气体等温滑动的Kramers问题。考虑了碰撞频率依赖于速度的量子气体。应用扩散边界条件。发现了等温滑动对化学势的依赖性。
2012-01-04 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
Ultracold Fermi Gases with Emergent SU(N) Symmetry
本文综述了具有SU $(N)$对称性的超冷碱土金属费米气体的实验和理论研究进展。重点是描述近年来突破性的实验成果。后者包括冷却到低于镱和锶的各种同位素的量子简并度，光学费什巴赫共振和光学Stern-Gerlach效应的演示，$^{173}$ Yb原子的莫特绝缘体的实现，各种费米-玻色混合物的产生以及在光晶格时钟中观察多体物理。在理论方面，我们调查动物园的阶段，已预测的两种气体在一个陷阱，并载入一个光晶格，专注于二维和三维系统。我们还讨论了实现这些阶段所面临的一些挑战，例如达到观察磁性和更奇异的量子顺序所需的温度标度，以及处理激发电子能级的碰撞弛豫。
2014-03-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Creation of Quantum-Degenerate Gases of Ytterbium in a Compact 2D-/3D-MOT Setup
我们报告的第一个实验装置的基础上的2D/3D-MOT计划，以创建玻色-爱因斯坦凝聚体和几个镱同位素的简并费米气体。我们的设置不需要塞曼较慢，并提供了灵活性，同时产生其他原子物种的超冷样品。此外，这种特殊的光学通路有利于未来光晶格的实验。强1 S 0 - 1 P1跃迁上的2D-MOT直接从原子分配器捕获镱，并在窄1 S 0 - 3 P1互组合跃迁上加载3D-MOT。随后，原子被转移到一个交叉的光偶极阱中，并蒸发冷却到量子简并。
2013-03-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum degeneracy and spin entanglement in ideal quantum gases
本研究探究理想量子气体的量子简并与多体自旋纠缠的定量关联，发现自旋1/2理想玻色气体无对应判据可探测的纠缠，而费米气体简并时因非局域自旋单态形成可产生自旋纠缠，并明确了其可探测区域与鲁棒性，且可通过现有超冷原子技术实验观测。
2024-01-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum statistics of ideal gases in confined space
本文在分析结果的基础上，详细讨论了边界和连通性对二维受限空间和三维圆管中理想气体流动的影响。揭示了这种效应对介观系统的影响。
2003-05-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Temporally multiplexed quantum repeaters with atomic gases
我们提出了一个时间复用版本的Duan-Lukin-Cirac-Zoller（DLCZ）量子中继协议，使用原子气体中的受控非均匀自旋展宽。第一个分析表明，复用的优点是否定的噪声，由于自旋波激发对应于未观察到的方向的斯托克斯光子发射。然而，这个问题可以通过与斯托克斯光子共振但对反斯托克斯光子不可见的中等精细度腔的帮助来克服。我们的建议承诺大大增强量子中继器的性能与原子气体。
2010-07-28 quant-ph
Single atom detection in ultracold quantum gases: a review of current progress
综述了超冷量子气体单原子探测和操纵实验的最新进展。讨论从捕获、冷却和检测单个离子和原子的基本原理开始。详细介绍了超冷量子气体中单原子探测的实现，讨论了基于光散射、电子散射、场致电离和直接中性粒子探测的方法。也包括量子气体中单个原子的微观相干操纵。给出了各种例子，以突出这些方法来研究多体量子系统的力量。
2017-03-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of universal behaviour of ultracold quantum critical gases
量子临界物质已经在许多系统中得到了研究，包括冷原子气体。本文报道了超冷量子临界玻色气体在一维光晶格中的普遍行为。在Berezinskiii-Kosterlitz-Escherless跃迁以上的量子临界区，相邻亚凝聚体之间的相对相位涨落和准二维亚凝聚体的空间相位涨落共存。我们研究的密度概率分布函数时，这两个相位起伏被认为是。实验证明了一个普适的指数密度概率分布，这符合一个简单的理论模型，通过考虑这两个相位起伏。
2011-03-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Synthetic gauge field in two interacting ultracold atomic gases without an optical lattice
利用两个相互作用的双模量子气体的多体态构造了一个二维Fock态晶格。通过周期性地驱动物种间的相互作用和脉冲每种气体的两种模式之间的隧穿，产生合成的规范场。我们推导出一个有效的哈密顿量在短脉冲的限制，类似的哈伯-霍夫斯塔德哈密顿量的磁通量每格元的相互作用能和驱动频率的比例控制。驱动序列的Floquet算子的准谱显示了著名的Hofstadter的蝴蝶图案以及边缘状态的存在。通过对局域Chern标记的计算，我们确定了FSL具有非平凡的拓扑结构，并通过模拟边缘态的动力学，表明它们具有手性。最后，包括种内相互作用在晶格中创建了一个整体谐波陷阱，并引入了宏观量子自陷的非线性效应，这被证明是阻碍沿晶格边缘的运动。这项工作介绍了一种新的途径来探索合成规范场，并提供了一个非平凡的凝聚态系统和量子气体之间的联系。
2022-10-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Frictionless quantum quenches in ultracold gases: a quantum dynamical microscope
在这篇文章中，提出了一种方法来空间放大一个被困的超冷气体，同时保持初始多体态的量子关联。对于支持自相似动力学的系统，这是通过实现作为量子动力学显微镜的谐波陷阱的多体有限时间无摩擦量子淬火来实现的。
2011-06-23 cond-mat.quant-gas physics.gen-ph quant-ph
