Stückelberg-Interferometry with ultra-cold atoms
Patrick Plötz, Sandro Wimberger
我们表明，以及如何超冷原子在一个加速的双带晶格是一个受控的实现朗道-齐纳-Stückelberg干涉。
We show that and how ultra-cold atoms in an accelerated two-band lattice are a controlled realization of Landau--Zener--Stückelberg interferometry.
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。
继续探索
Stückelberg interferometry using spin-orbit-coupled cold atoms in an optical lattice
研究了光晶格中自旋-轨道耦合冷原子的时间演化，其能谱具有两个避免交叉的双带。施加一个力，使原子经历两个连续的朗道-齐纳隧穿，同时横向避免交叉。Stückelberg干涉产生于两个隧穿之间绝热演化过程中积累的相位。这个阶段是规范场相关的，因此提供了新的机会来测量合成的规范场，这是通过计算自旋跃迁概率后，双通道过程进行验证。计算了系统的自旋几率随时间的变化和时间平均的自旋几率，发现了共振态，并证明了手征布洛赫振荡和富自旋-动量锁定行为。
A Short Introduction to Basic Principles of Quantum Navigation Based-on Rb Cold Atom Interferometry
本文简要介绍基于铷冷原子干涉的量子导航基本原理，利用原子能级敏感性实现高精度、自校准的无卫星惯性导航传感器。
Dynamical phase interferometry of cold atoms in optical lattices
基于具有窄势垒的弱受迫光晶格中Bloch振荡的动力学相位，研究了冷原子波包在Mach-Zehnder拓扑干涉仪中的传播.我们计算解析的原子波函数，并表明，预期的原子数在两个输出的干涉仪迅速振荡的函数之间的角度的势垒和强制方向与周期成正比的外部电势差跨越晶格间距除以晶格能带能量标度。该干涉仪可用作高精度力探针，其工作原理不同于基于Bloch振荡波包的总体位置的现有干涉仪。
Direct Calibration of Laser Intensity via Ramsey Interferometry for Cold Atom Imaging
本文提出一种基于拉姆齐干涉法的新技术，利用量子相干性直接以饱和强度为单位校准冷原子成像中的探测光束强度，并测量其空间变化及成像系统损耗。
Heterodyne non-demolition measurements on cold atomic samples: towards the preparation of non-classical states for atom interferometry
我们报道了一个新的实验，通过量子非破坏（QND）测量冷原子样品制备在一个高精细环形腔中的非经典原子态。为QND检测开发的外差技术对于几百\muW的本地振荡器光功率和几GHz的检测带宽表现出光散粒噪声限制行为。这种探测工具用于单次通过非破坏性地跟踪原子样品在拉比振荡或自旋回波干涉序列下的内部状态演化。
Sagnac interferometry based on ultra-slow polaritons in cold atomic vapors
光和物质波Sagnac干涉仪的优点-一方面面积大，另一方面每单位面积的旋转灵敏度高-可以利用冷原子气体中的超慢光结合起来。虽然单独的群速度降低并不影响Sagnac相移，但从光到原子的相关动量转移产生相干物质波分量，这产生了大幅增强的旋转信号。结果表明，在大面积干涉仪的物质波的灵敏度，可以实现，如果使用在子反冲温度的光学致密的蒸汽。Sagnac相移的显著增强已经是可能的，然而具有少得多的冷却要求。
Phase transitions, entanglement and quantum noise interferometry in cold atoms
我们发现，纠缠单调可以表征显着增强的纠缠在量子相变，如果他们是敏感的长程高阶关联。这些单调被发现开发一个尖锐的峰值在临界点，并表现出普遍的标度。我们证明了噪声相关性也具有类似的特征，并验证了这些实验上可获得的量确实编码了纠缠信息和探针可分性。
Velocimetry of cold atoms by matterwave interferometry
我们提出了一个优雅的应用程序的物质波干涉冷原子的测速，从而在类比傅里叶变换光谱，1-D的速度分布是明显的干涉仪输出的频域。利用超精细基态之间的受激喇曼跃迁进行三脉冲干涉，测量了温度为33 $μ$ K和17 $μ$ K的自由膨胀$^{85}$ Rb原子云的速度分布。作为时间不对称性的函数的干涉仪输出的正交测量产生具有良好保真度的速度分布。我们的技术，这是特别适合于超冷样品，与传统的多普勒和飞行时间技术相比，并揭示了标准拉曼多普勒方法中的文物。该技术涉及到，并提供了一个概念基础，干涉物质波加速测量，重力测量和旋转传感。
Femtosecond wavepacket interferometry using the rotational dynamics of a trapped cold molecular ion
提出了一种利用冷囚禁离子和两个延迟非共振飞秒激光脉冲的Ramsey型干涉仪。激光耦合到分子极化各向异性，引起旋转波包动力学。从最终无场转动态的延迟相关布居得到干涉图。目前的实验能力的冷却和准备的初始状态被发现产生的干涉图的可见度超过80%。干涉图可用于确定极化率各向异性，其精度分别约为$\pm 2\%$和$\pm 5\%$，前提是初始布居的不确定性和测量误差被限制在相同的限度内。
A theoretical analysis and determination of the technical requirements for a Bragg diffraction-based cold atom interferometry gravimeter
本文介绍了一种新型的基于布拉格衍射的冷原子干涉重力仪，它能显著提高普通拉曼原子重力仪的重力测量灵敏度和稳定性。通过与喇曼跃迁的比较，介绍了基于布拉格衍射的原子重力仪的原理和优点。建立了原子入射方向与布拉格激光波矢平行的时域布拉格原子重力仪的理论模型。推导了基于n阶布拉格衍射的原子重力仪的一些关键技术要求，包括原子云的温度、布拉格激光器的直径、曲率半径、频率、强度和时序等，并利用已有的实验数据对分析结果进行了验证。本文的研究结果对布拉格原子重力仪的理解和研制具有一定的参考价值。
Rabi Interferometry and Sensitive Measurement of the Casimir-Polder Force with Ultra-Cold Gases
我们表明，拉比振荡的简并费米子或玻色子气体被困在一个双势阱的潜力，可以利用干涉测量的外力在微米尺度。拉比干涉仪的灵敏度较低，但更容易实现，比马赫-曾德尔，因为它不需要动态分束/重组过程。作为一个应用，我们提出了一个测量的Casimir-Polder力作用在原子和电介质表面之间。我们发现，即使干涉仪是喂与相对较少数量的原子的相干态，并在现实的实验噪声的存在下，力可以测量的灵敏度足以区分热和零温度制度的Casimir-Polder潜在的。自旋压缩态可以达到更高的灵敏度。
Testing gravity with cold atom interferometry: Results and prospects
原子干涉仪是近三十年来发展起来的一种研究引力的强有力的新工具。它们被用于测量重力加速度、重力梯度和重力场曲率，用于确定引力常量，用于研究微观距离上的重力，用于检验广义相对论的等效原理和修正的重力理论，用于探索重力和量子物理学之间的相互作用，用于检验量子引力模型，寻找暗物质和暗能量，并被提出作为观测引力波的新探测器。在这里，我描述了过去和正在进行的实验，并展望了我认为这一领域的主要前景和寻找新物理学的潜力。
Interferometry with correlated matter-waves
在全多体水平上研究了具有吸引相互作用的超冷原子的物质波干涉。首先，我们研究了相干光脉冲如何作用于初始凝聚的孤子系统，使其分裂成两个物质波。分裂的系统失去了它的连贯性，并与时间发展相关性，由于粒子间的吸引力，不可避免地变得支离破碎。接下来，我们表明，通过重新碰撞的子云构成分裂密度在一起，随着同一激光脉冲的同时应用，一个创建三个物质波传播不同的动量。我们证明了零动量子云中的原子数与系统的碎裂程度成正比。这种基于干涉的协议来区分，探测和测量碎片是通用的，可以应用于具有吸引力，排斥力，短程和长程相互作用的超冷系统。
Optimized Slice-Phase Control of Mirror Pulse in Cold-Atom Interferometry with Finite Response Time
本研究通过自适应切片结构和量子最优控制方法，优化冷原子干涉仪的镜像脉冲，提升其在非均匀环境下的鲁棒性和效率。
Interferometry of Atomic Matter Waves in the Cold Atom Lab onboard the International Space Station
本文报告国际空间站冷原子实验室利用超冷铷原子开展原子干涉测量探路实验，研究振动限制、实现长时间干涉观测并首次在空间远程测量光子反冲。
The Sagnac effect: 20 years of development in matter-wave interferometry
自1991年第一次原子干涉实验以来，人们一直在研究通过开放区原子干涉仪中的Sagnac效应测量旋转。这些研究已经证明了非常高的灵敏度，可以与最先进的光学Sagnac干涉仪竞争。自21世纪初以来，这些发展一直受到惯性制导和电子物理学可能应用的推动。从那时起，大多数物质波干涉仪都是基于双光子拉曼跃迁来操纵原子波包。结果从两个最研究的配置，一个空间域的原子束干涉仪和一个时间域的冷原子干涉仪，并进行比较。最后介绍了最新一代冷原子干涉仪及其初步结果。
Seeking better times: atomic clocks in the generalized Tonks-Girardeau regime
这篇文章是根据在布劳博伊伦会议上的同名谈话撰写的。首先，我们简要讨论时间和时间保持的重要性，解释一般时钟的基本功能，特别是原子钟，它依赖于拉姆齐干涉测量。讨论了冷原子在玻色-爱因斯坦凝聚体中的应用及其局限性。我们研究的另一种选择是一个不同的冷原子制度：紧密限制和强相互作用玻色子的Tonks-Girardeau（TG）气体。首先对TG气体进行了综述，然后将其推广到二能级原子。最后，我们探讨了拉姆齐干涉和TG气体的结合。
Twin-lattice atom interferometry
基于冷原子的惯性传感器在导航、大地测量或基础物理学方面具有巨大的潜力。与Sagnac效应类似，它们的灵敏度随着干涉仪所包围的时空面积的增加而增加。在这里，我们介绍了利用玻色-爱因斯坦凝聚体的双晶格原子干涉。我们的方法提供了对称的动量转移和大面积的手掌大小的传感器头的性能类似于目前的米级Sagnac设备。
Atom interferometry and its applications
本文介绍了原子光学领域的基本知识，并回顾了我们在冷原子干涉测量方面的工作，特别是在玻色-爱因斯坦凝聚体方面的工作。在这里，我们强调原子干涉术与这种来源的应用。我们讨论测试的等效原理，量子倾斜仪和重力仪。
Interleaved Atom Interferometry for High Sensitivity Inertial Measurements
冷原子惯性传感器的目标是在导航、地球科学和基础物理测试中的若干应用。达到高采样率和高惯性灵敏度，获得较长的询问时间，代表了这些应用的挑战。我们报告的交错操作的冷原子陀螺仪，其中3个原子云同时在原子干涉仪具有3.75 Hz的采样率和801 ms的询问时间。交错提高了惯性灵敏度，有效地平均振动噪声，并允许我们进行动态旋转测量在一个迄今为止未开发的范围。我们证明了$3\times 10^{-10}$ rad.s $^{-1}$的稳定性，这与光纤陀螺仪获得的最佳稳定性水平竞争。我们的工作验证了交错作为未来原子干涉传感器探测时变信号的关键概念，如在船上导航和重力梯度测量，寻找暗物质，或引力波检测。
High-Performance Silicon Photonic Single-Sideband Modulators for Cold Atom Interferometry
本研究开发出一款1560 nm高性能硅光子载流子抑制单边带调制器，通过独立射频通道控制实现高载流子与边带抑制，成功在铷原子系统中完成冷原子相关实验并测得重力加速度，推动LPAI激光系统的小型化与坚固化。
Hamiltonian ratchets with ultra-cold atoms
在过去的十年里，量子共振棘轮已经实现了原子定向电流的产生。这些非耗散系统基于玻色-爱因斯坦凝聚体与光学驻波势的相互作用，以在动量空间中产生原子流。在本文中，我们提供了一个审查这些棘轮的重要功能，特别强调其优化使用更复杂的初始状态。我们还研究了他们的稳定性接近共振条件的踢。最后，我们讨论的方式，这些棘轮可能铺平道路的量子（随机）行走和物质波干涉的应用。
Momentum Entanglement for Atom Interferometry
与光干涉仪相比，冷原子干涉仪的光通量低，相关的散粒噪声大。超过这些限制的灵敏度需要制备不同动量模式的纠缠原子。在这里，我们展示了一个源的纠缠原子，是兼容的国家的最先进的干涉仪。纠缠从玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋自由度转移到分离的动量模，压缩参数为-3.1（8）dB。纠缠增强原子干涉仪为量子梯度仪或引力波探测器开辟了前所未有的灵敏度。
Orthogonality catastrophe as a consequence of qubit embedding in an ultra-cold Fermi gas
我们研究了耦合到低维超冷费米气体的单个量子比特的行为。系统和费米子之间的散射导致量子比特的初始状态中的任何相干性的损失，我们表明，这个过程的确切动力学强烈影响的正交性灾难的气体内的效果。我们强调了Loschillo回声和延迟格林函数之间的关系-通常用于制定灾难的动力学理论-并证明了这种效应可以通过量子比特上的局部操作来触发和表征。我们演示了如何使用量子位上的拉姆齐干涉术来观察预期的谱函数的加宽。
Adaptive cold-atom magnetometry mitigating the trade-off between sensitivity and dynamic range
本文实验演示了一种自适应无纠缠冷原子磁力测量方法，通过定制贝叶斯量子估计算法结合CPT-Ramsey干涉测量，在145.6纳特斯拉范围内实现了6.8皮特斯拉每平方根赫兹的灵敏度，成功缓解了灵敏度与动态范围之间的权衡。
Quantum synapse for cold atoms
本文研究了在直流和射频电流激励下，两个交叉导线系统中产生的量子突触效应。两个正交原子流之间的势垒是电子控制的，并且在RF和DC电流的某些临界值下，原子可以从一根导线转移到另一根导线。这一结果在量子干涉和冷原子量子记录的研究中具有重要意义。
Quantum Metrology with Cold Atoms
量子精密测量是利用量子原理实现精密测量的科学。由于冷原子操控和探测技术的发展，冷原子系统为实现精密量子精密测量提供了良好的平台。本章介绍了量子精密测量的一般过程和冷原子量子精密测量的一些实验进展。首先，我们给出了量子精密测量的一般框架和量子参数估计的核心--量子费舍尔信息的计算。然后介绍了单粒子态和多粒子态的量子干涉。特别地，对于一些典型的多粒子态，我们分析了它们的极限测量精度，并展示了量子纠缠如何将测量精度提高到标准量子极限之外。此外，我们还回顾了冷原子系统量子精密测量的一些实验进展。
Robust Quantum Control for Bragg Pulse Design in Atom Interferometry
本文提出一种鲁棒优化算法，用于合成最小能量脉冲，将冷原子系统转移到各种动量态。通过自适应线性化演算算子和二次规划迭代控制，实现最优目标态保真度。利用Legendre多项式近似提高参数变化的鲁棒性，应用于超冷原子干涉仪中Bragg束分裂操作的优化。
Multiport Atom Interferometry for Inertial Sensing
我们提出了新的技术，惯性传感原子干涉仪产生多个相位测量每个实验周期。通过这些技术，我们实现了两种类型的多端口测量，即正交相位检测和实时系统相位消除，这解决了在移动和现场应用中操作高灵敏度冷原子传感器的挑战。我们确认实验中的灵敏度增加，由于正交相位检测在存在较大的相位不确定性，并证明抑制系统的相位上的Single Shot的基础上。
Advances in Atom Interferometry and their Impacts on the Performance of Quantum Accelerometers On-board Future Satellite Gravity Missions
本文建立Mach-Zehnder型冷原子加速度计在轨模型，评估误差影响并按当前、近未来和远未来情景预测其灵敏度可达5E-10、1E-11和1E-12。
Atom interferometry with coherent enhancement of Bragg pulse sequences
本研究实现基于布拉格跃迁序列的大动量转移光脉冲原子干涉仪，发现损耗相消干涉提升分束器效率，研究寄生干涉仪影响，实验验证相移增强并表征可见度损失。
STE-QUEST - Test of the Universality of Free Fall Using Cold Atom Interferometry
广义相对论描述的是由引力影响驱动的宏观现象，而量子力学则出色地解释了微观效应。尽管他们各自取得了巨大的成功，但基本相互作用的完全统一仍然是现代理论物理学中最具挑战性和最重要的任务之一。STE-QUEST卫星任务是欧洲航天局（欧空局）宇宙观计划中的一个中型任务，旨在通过两个实验高精度地测试广义相对论，通过比较地球时钟，并通过比较Rb 85和Rb 87的两个玻色-爱因斯坦凝聚体的轨迹，进行了地球引力场物质波自由降落的普适性测试。这两个超冷原子云由于原子干涉测量技术而被非常精确地监测。这使得Eötvös参数的不确定度至少达到2x 10 E-15。在本文中，我们报告的结果，A阶段的任务研究的原子干涉仪涵盖的主要有效载荷元素的描述，原子源的概念，和系统误差来源。
Optical Devices for Cold Atoms and Bose-Einstein Condensates
利用光场操纵冷原子是一种非常有前途的技术，其应用范围从激光冷却和囚禁到相干原子输运和物质波干涉等。光场也被认为是冷原子量子信息处理的有趣工具。在本文中，我们提出了一个理论研究的动力学的冷87 Rb原子云下降在重力场中存在两个交叉偶极波导。云在该指南的两个分支之间偏转或分裂。我们探讨了这种装置的优化的可能性，并提出了在零温稀玻色-爱因斯坦凝聚体的情况下获得的初步结果。
Ramsey Atom Interferometry with Transverse Optical Modes
利用超几何高斯光束的螺旋相位绕线实现拉姆齐干涉，测量旋转并表征热退相干，提出使用环形陷阱中的凝聚原子。
Atom Interferometry in a Vertical Optical Lattice
本文研究了简并量子气体在垂直光晶格中的干涉。当原子从晶格中释放时，原子的相干性导致干涉图案。这在早期的实验中已经被证明是玻色-爱因斯坦凝聚体。在这里，我们表明，也可以观察到的干涉图案的费米子的动量分布是小于反冲动量的晶格。特别注意的是相互作用的作用，冲洗出的干涉图案的冷凝物，但不影响自旋极化的费米气体，在超冷温度下的碰撞是禁止的。比较两种量子气体的干涉，我们发现费米子在囚禁原子干涉测量中具有明显的优越性。
Sagnac interferometry with a single atomic clock
从理论上讨论了冷原子Sagnac干涉仪的实现。与现有的方案相比，我们的协议不依赖于任何原子的自由传播。相反，它是基于完全限制的原子和状态相关的运输沿一个封闭的path.Using拉姆齐序列的原子钟，积累的Sagnac相位编码在两个内部（时钟）状态之间的人口不平衡。使用上述协议的极小模型，我们分析量化的限制所产生的原子动力学和有限的温度。我们讨论了一个实际实施的绝热射频电位的干涉仪，固有的强大的共模噪声以及相位噪声从参考振荡器。
Accurate trajectory alignment in cold-atom interferometers with separated laser beams
冷原子干涉仪通常面临系统效应，该系统效应源自原子波包的轨迹与驱动干涉仪的激光束的波前之间的耦合。对于这种惯性传感器的精度和稳定性有害的是，这些系统在基于空间分离的激光束的架构中特别增强。本文分析了喷泉结构四光脉冲冷原子陀螺中两束激光的相对准直与原子波包运动轨迹的耦合效应。本文提出了一种在$0.2 \ μ$ rad能级上准直两束激光，并确定原子波包最佳平均速度的方法，其精度为$0.2\ \textrm{mm}\cdot\textrm{s}^{-1}$。这种微调将相关的陀螺仪偏置约束到$1\times 10^{-10}~\textrm{rad}\cdot\textrm{s}^{-1}$的水平。此外，我们揭示了这种耦合使用点源干涉测量技术通过分析单次拍摄的飞行时间的荧光痕迹，这使我们能够测量大的角度偏差之间的询问光束。我们在这里提出的对齐方法可以在其他传感器配置，特别是有关新兴的引力波探测器的概念的基础上冷原子干涉。
Optimized Raman pulses for atom interferometry
我们提出了反射镜和分束器脉冲的设计，提高原子干涉的保真度，并增加其系统的不均匀性的容忍度。这些设计的实验证明与冷热样品的$^{85}$ Rb原子。我们首先展示了一种受激拉曼反转脉冲设计，与传统的75（3）%的$π$脉冲效率相比，该设计实现了99.8（3）%的基态超精细态转移效率。这种反转脉冲对于激光强度和失谐的变化是鲁棒的，在失谐时保持90%的传递效率，对于失谐，$π$脉冲保真度低于20%，因此适合于使用热原子或在非理想环境中操作的大动量传递干涉仪。然后，我们扩展我们的优化马赫-曾德尔原子干涉仪序列的所有组件，并表明，与一个高度不均匀的原子样品的条纹可见度增加了三倍，使用传统的$π$和$π/2$脉冲。
Optomechanical resonator-enhanced atom interferometry
光机械谐振器的物质波干涉测量和光谱学提供了互补的优势。冷原子干涉测量用于精确和长期稳定的测量，但它的动态范围和周期性采集的挑战。光机械谐振腔的光谱学具有大动态范围的连续信号的特征，但是其通常受到漂移的影响。在这项工作中，我们结合了这两种设备的优点。通过干涉测量反射镜和物质波相对于联合参考的运动，使我们能够在地震噪声环境中操作原子重力仪，否则会抑制其相位的读出。我们的方法适用于各种量子传感器，并显示出量子工程对这两种元素的改进潜力。
Detecting topological exceptional points in a parity-time symmetric system with cold atoms
揭示了二能级宇称-时间对称系统中例外点的一种新的拓扑性质，并提出了一种探测该系统中拓扑例外点的方案，该方案嵌入由四能级冷原子系统构成的更大的Hilbert空间中.我们表明，在所提出的系统中，用于模拟非厄米哈密顿量的可调参数可以被调谐到扫描本征态通过参数空间中的例外点。利用原子干涉术可以测量在该环中从例外点得到的本征态的非平凡Berry相位。由于所提出的操作和检测在实验上是可行的，我们的方案可能为探索非厄米系统的新特性铺平了一条有前途的道路。
Anyonic interferometry and protected memories in atomic spin lattices
强关联量子系统可以表现出奇异的行为，称为拓扑序，其特征在于依赖于系统拓扑的非局域关联。这样的系统可以表现出显着的现象，如准粒子与任意统计，并已被提出作为自然容错量子计算的候选人。尽管有这些显著的性质，任意子从来没有在自然界中被直接观察到过。在这里，我们描述了如何明确地检测和表征这种状态在最近提出的自旋晶格实现使用超冷原子或分子被困在一个光晶格。我们提出了一种实验上可行的技术，通过对由光学腔模式介导的被困自旋进行全局操作来访问非局部自由度。我们展示了如何使用原子或光子量子比特可靠地读取和写入拓扑保护的量子存储器。此外，我们的技术可以用来探测统计和动力学的任意子激发。
A high-flux source system for matter-wave interferometry exploiting tunable interactions
本文报告了一种利用磁Feshbach共振动态调节原子散射长度的高通量超冷原子源，实现了接近海森堡极限的超低膨胀率，为微重力环境下的超高精度原子干涉测量提供了性能优越的源系统。
Rotation sensing with improved stability using point source atom interferometry
点源原子干涉术是一种利用冷原子实现鲁棒、高灵敏度、旋转传感器的有前途的方法。然而，其比例因子，即，干涉仪信号与实际旋转速率之间的比率取决于原子云的初始条件，原子云的初始条件可能随时间漂移并导致偏置不稳定性，特别是在具有短询问时间的紧凑装置中。我们提出了两种方法来稳定的比例因子，一个依赖于基于模型的校正，利用干涉仪输出的多个功能之间的相关性，并在单次拍摄的基础上工作，另一个自校准方法，其中一个已知的偏置旋转应用于每隔一个测量，不需要先验知识的基础模型，但减少了传感器带宽的两倍。我们证明了这两种方案的实验与完全抑制的比例因子漂移，保持原来的旋转灵敏度，并允许在几个小时内无偏置操作。
Towards a Twisted Atom Laser: Cold Atoms Released from Helical Optical Tube Potentials
本文研究冷原子从螺旋光管势释放后的量子动力学，揭示束缚几何结构可形成空间相干的结构化波包，为实现扭曲玻色-爱因斯坦凝聚体和定向原子激光奠定基础。
Ramsey interferometry with a two-level Tonks-Girardeau gas
我们提出了一个推广的Tonks-Girardeau模型，它描述了一个相干气体的冷两级玻色子与两个外部领域的拉姆齐干涉仪。它们之间也通过接触碰撞相互作用，交换动量和内部状态。我们研究了相应的拉姆齐条纹和量子投影噪声，基本上不受相互作用的影响，仍然是理想玻色子。这种气体的对偶系统是一种理想气体，由二能级费米子通过与分离场的相互作用耦合而成，它产生同样的条纹和噪声涨落。研究了时间分离场和空间分离场的情形。对于空间分离的场，增加粒子数可以使条纹稍宽一些，但这只适用于粒子数很大的情况，而粒子数与目前用Tonks-Girardeau气体进行的实验相差甚远。在确定原子跃迁频率的不确定性减少，基本上与粒子数的倒数根。
Hyper Ramsey-Bordé matter-wave interferometry for robust quantum sensors
使用超窄光学时钟跃迁和复合脉冲的新一代原子传感器正在将量子工程控制推向应用和基础物理的非常高的精度水平。在这里，我们提出了一个新版本的拉姆齐-Bordé干涉术引入任意复合激光脉冲与定制的脉冲宽度，拉比场，失谐和相位步骤。我们探索量子精密测量学的分数精度以下的$10^{-18}$水平的光激发参数的微调控制，保护超窄的光学时钟转换对残余光移耦合到激光探测场波动。我们提出，第一次，强大的超拉姆齐-Bordé和马赫-曾德尔干涉仪，在那里我们保护波包的干扰对失真的频率或相位测量相关的残余多普勒效应和光的变化耦合到脉冲面积误差的新发展。具有复合脉冲和超冷源的量子物质波传感器将提供对引起相移的惯性效应的更高精度的检测，以产生超鲁棒的光学时钟和改进基础物理学的测试，实现以非常高的灵敏度跟踪时空引力波的新型原子干涉仪。
Efficient Guiding of Cold Atoms though a Photonic Band Gap Fiber
我们展示了第一次引导冷原子通过一个88毫米长的光子带隙光纤。导势是由在12 μ m空芯光纤内传播的远场共振偶极阱产生的。我们从暗斑85-Rb磁光阱加载光纤，并在1.5 m/s的速度下观察到超过10^5原子/s的峰值通量。与一个额外的水库光学偶极陷阱，一个恒定的原子通量为1.5 - 10^4原子/秒持续超过150\，ms。这些结果开辟了有趣的可能性，研究非线性光-物质相互作用在一个近一维的几何形状，并铺平了道路，引导物质波干涉。
Atom Interferometry with Top-Hat Laser Beams
激光束强度和相位的均匀性是高性能原子干涉仪的关键。激光强度分布的不均匀性导致在微开尔文温度下用原子源操作的干涉仪中的对比度降低和系统效应，以及使用大动量传递分束器的干涉仪中的有害衍射相移。我们报告了在长时间的冷原子干涉仪中实现所谓的礼帽激光束，以克服使用高斯激光束时遇到的激光强度不均匀的问题。我们描述了礼帽光束的强度和相对相位分布，并证明了它在高斯光束的原子光学效率的增益，与数值模拟一致。我们讨论了应用礼帽光束来提高不同结构的原子干涉仪的性能。
Quantum dynamics in ultra-cold atomic physics
我们回顾了超冷原子物理学量子动力学理论的最新进展，包括精确技术，但重点是基于相空间映射的方法，当复杂性变得指数级大时，这些方法是适用的。这些相空间表示包括截断维格纳，正P和一般高斯算子表示，可以处理玻色子和费米子。这些相空间方法包括使用经典维度的相空间的传统方法和使用增加维度的非经典相空间的最近方法。使用的例子包括四模BEC的量子EPR纠缠，单模陷阱中失相的时间反演测试，多达106个模和105个相互作用粒子的BEC量子碰撞，具有非线性双折射的多模陷阱中的量子干涉术，以及相空间中的量子熵理论。本文还讨论了采样误差的变分优化方法，并给出了一个非线性振子的基本例子。
Geometric Phase Optics
我们介绍，并传播波包的解决方案，一个单一的量子比特系统中的几何规范力和相位出现。我们调查在什么条件下出现非平凡的规范现象，并证明如何对称性破缺是实现前者的一个重要组成部分。我们说明了一个“磁”透镜，中性原子，可以构建和冷原子的操纵和干涉测量中找到应用。
Novel Light Field Imaging Device with Enhanced Light Collection for Cold Atom Clouds
我们提出了一个光场成像系统，捕获多个视图的对象与Single Shot。该系统被设计为通过接受比具有相等景深的传统镜头更大的光立体角来最大化总光收集。这是通过使用镜子填充虚拟对象的平面并充分利用可用的视场和景深来实现的。仿真结果表明，该设计能够对尺寸为$\mathcal{O}$（1 mm $^3$）的物体进行单次断层扫描，重建从任何单个视角孤立地不可访问的三维（3D）分布和特征。特别是，对于原子干涉实验中使用的原子云，该系统可以重建尺寸为$\mathcal{O}$（100 $μ$ m）的3D条纹图案。我们还用3D打印的原型展示了这个系统。该原型用于拍摄$\mathcal{O}$（1 mm $^{3}$）大小的物体的图像，并且在单次拍摄图像上运行的3D重建算法成功地重建了$\mathcal{O}$（100 $μ$ m）内部特征。该原型还表明，该系统可以使用3D打印技术构建，因此可以在需要增强光收集或3D重建的实验中快速且具有成本效益地部署。冷原子云的原子干涉成像是这种新型成像设备的关键应用，其中增强的光收集，高景深和3D断层重建可以提供新的处理来表征原子云。
Ultra-cold atoms quantum tunneling through single and double optical barriers
本文实验演示了超冷原子穿过单双光学势垒的量子隧穿，利用无相互作用的39K玻色-爱因斯坦凝聚体实现分束器与原子法布里-珀罗腔，并原位表征光学像差。
Transporting, splitting and merging of atomic ensembles in a chip trap
提出了一个利用原子芯片产生的含时磁场操纵冷原子的工具箱。线布局，详细的实验过程和结果，提出了以下实验：使用磁传送带定位冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚体的分辨率为2纳米;分裂的热云和BEC在可调磁双阱势;控制分裂的冷水库。实现这些操作的设备可以彼此组合。我们证明了这一点，结合水库分裂器和传送带，以获得冷原子分配器。讨论了这些器件在片上量子信息处理、原子干涉测量和约瑟夫森结物理中的重要性。对于所有器械，提供了吸收图像视频序列，以证明其随时间变化的行为。
Planar squeezing by quantum non-demolition measurement in cold atomic ensembles
平面压缩态，即在两个正交自旋分量中压缩的量子态，由于其在原子干涉和量子信息中的应用，近年来引起了人们的关注[Q. Y. He等人，New J.Phys.14，093012（2012）]。虽然正则变量，如辐射场的平方可以压缩在最多一个分量，同时压缩在两个正交的自旋分量可以实现由于角动量对易关系。提出了一种利用量子非破坏（QND）测量自旋为1的系统平面压缩的新方案。QND测量是通过近共振顺磁法拉第旋转探测实现的，而平面压缩是通过两个正交自旋分量的顺序QND测量获得的。我们计算了各种光学深度，初始条件和探测策略的可实现的压缩。以这种方式产生的平面压缩态包含可通过自旋压缩不等式检测的纠缠，并且对于任何进动相位角，相对于非压缩态都具有优势，有利于单次和高带宽磁力测量。
Single-shot Stern-Gerlach magnetic gradiometer with an expanding cloud of cold cesium atoms
我们结合拉姆齐干涉测量协议，斯特恩-格拉赫检测方案，并使用细长的几何形状的云的完全极化的冷铯原子来测量选定的组件的磁场梯度沿原子云在一个Single Shot。与同时测量两个空间分离的原子云的进动以提取它们的相位差的标准方法相反，相位差与磁场梯度成比例，我们在这里演示了一种梯度计，该梯度计使用膨胀的原子云的单个图像，其相位差沿云压印。利用共振射频脉冲和Stern-Gerlach成像技术，我们首次证明了原子在外加磁场中的章动和拉莫尔旋进。接下来，我们让冷原子云在一维中膨胀，并应用协议来测量磁场梯度。我们的单发梯度计的分辨率不受原子热运动的限制，估计绝对精度低于$\pm0.2$ ~mG/cm（$\pm20$ ~nT/cm）。
Near-resonant optical forces beyond the two-level approximation for a continuous source of spin-polarized cold atoms
提出了一种利用原子二极管效应从磁光阱中连续提取和引导自旋极化冷原子的方法。我们表明，它是可能的，以创建一个管道状的潜力，通过重叠的两个光束耦合的两个跃迁的三能级系统在一个阶梯配置。对于碱金属原子，特别是对于$^{87}$ Rb，跃迁的适当选择使得能够产生电势和光泵浦，从而使样品在给定的塞曼状态下偏振。本文将Dalibard和Cohen-Tannoudji的缀饰原子辐射力模型推广到三能级系统。我们推导出的平均力和不同来源的动量扩散的共振，非微扰制度的表达式。我们表明，使用数值模拟，一个显着的部分，最初加载的原子可以引导超过几厘米的输出速度为每秒几米。这将产生适合于原子干涉测量的慢自旋极化原子的准直连续源。
Proposal for a Bose-Einstein condensate based test of Born's rule using light-pulse atom interferometry
提出结合双 Bragg 与 Raman 衍射的 BEC 光脉冲原子干涉方案，以高精度检验 Born 定则，并通过数值模拟给出三阶干涉项统计偏差上界。
Quantum Gas Mixtures and Dual-Species Atom Interferometry in Space
本研究利用国际空间站冷原子实验室的升级能力，首次在太空中同时制备了双物种玻色-爱因斯坦凝聚并实现了双物种原子干涉测量，为在空间进行自由落体普适性量子测试及基础物理研究奠定了重要基础。
A Multi-Path Interferometer on an Atom Chip
冷原子干涉测量法是高精度测量原子量子特性、多体相互作用和引力的有力工具。进一步提高这些器件的灵敏度和降低其复杂性是其应用成功的关键条件。在这里，我们介绍了一个多路径干涉计划，提供了这两个方面的进展。它利用不同塞曼态的玻色-爱因斯坦凝聚体之间的相干耦合产生具有尖锐条纹的干涉信号。我们将这样的干涉仪实现为一种紧凑、易于使用的原子芯片设备，从而为测量光原子和表面原子相互作用提供了一种替代方法。
Ramsey-Borde atom interferometry with a thermal strontium beam for a compact optical clock
本文构建热锶束 Ramsey-Bordé 原子干涉紧凑型光钟实验，利用 689 nm 互组跃迁和 461 nm 荧光探测，获得 60 kHz 特征并估计短期稳定度为 4×10^-14/√τ。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。