Detecting antiferromagnetism of atoms in an optical lattice via optical Bragg scattering
超冷费米子在光晶格中的反铁磁性可以通过光的布拉格光的衍射来检测，类似于中子从固态材料的衍射。有限的亚晶格磁化将导致来自（1/2 1/2 1/2）晶面的布拉格峰，其强度取决于原子状态的细节、探测束的频率和偏振、亚晶格磁化的方向和大小以及样品的有限光密度。考虑到这些效应，我们对散射强度进行了定量预测，并发现通过实验可行的参数，可以很容易地用CCD相机或光电二极管测量信号，并用于检测反铁磁有序。
2009-10-13 cond-mat.quant-gas
Cooling by corralling: a route to ultra-low entropies in optical lattices
冷原子实验的一个主要动机是寻找量子基态，如反铁磁体和d波超流体。这项任务的主要障碍是冷却到足够低的温度的困难。我们提出了一种方法来实现非常低的温度和熵（$\sim 0.03k_B$每个粒子），通过捕获费米子在畜栏形成的另一种原子。费米系统可以被用作散热器，或者它可以被自动地演化成其他所需的状态。特别是，我们建议使用这种技术产生反铁磁性的方法。
2012-10-22 cond-mat.quant-gas
Antiferromagnetic Order of Repulsively Interacting Fermions on Optical lattices
在低温下分析了光晶格中两种赝自旋粒子的费米混合物的Néel态。在实验上证明超冷费米子量子气体中的反铁磁关联仍然是一个挑战。我们发现，在平衡系统中，Néel序参量可以指向任何空间方向，而在不平衡混合物中，反铁磁性严格垂直于量子化轴（即，z轴）。因为，在实验上，人们总是必须假设某种最小的不平衡，这对正在进行的实验应该有重要的影响。
2009-08-21 cond-mat.quant-gas
Cooling schemes for two-component fermions in layered optical lattices
近年来，人们提出了双层光晶格中超冷原子的冷却方案[A.康德等人，arXiv：1609.03579]。在他们的方案中，两层之间的能量偏移动态地增加，使得一层的熵被转移到另一层。使用全希尔伯特空间的方法，我们计算冷却动力学的计划，以表明他们的计划未能冷却两个组件费米子。我们提出了一种两组分费米子的冷却方案，其中一层的自旋交换相互作用显著降低。使用全希尔伯特空间和矩阵乘积态方法，我们发现我们的方案可以降低另一层的温度大约一半。
2017-10-03 cond-mat.quant-gas
Pomeranchuk cooling of the SU($2N$) ultra-cold fermions in optical lattices
本文用量子蒙特卡罗模拟研究了二维正方晶格中半满SU（2N）哈伯德模型的热力学性质，该方法不涉及费米子的“符号问题”.大量的超精细自旋成分增强了自旋涨落，这有助于Pomeranchuk冷却到与SU $(6)$的超交换能量标度相当的温度。各种数量，包括熵，电荷涨落，和自旋相关已被计算。
2013-06-04 cond-mat.quant-gas
Antiferromagnetism and superfluidity of a dipolar Fermi gas in a 2D optical lattice
在偶极费米气体中，在交流电场的作用下，费米子之间的偶极-偶极相互作用可以转化为赝自旋之间的偶极伊辛相互作用。在二维光晶格中，由于反铁磁性和超流性的竞争，这种偶极费米气体在零温下具有非常丰富的相图。在半填充时，反铁磁态是有利的基态。在较小的填充因子下，超流态表现为基态。在它们之间有一个相位分离的区域。超流态的序参量可以根据填充因子和相互作用强度表现出不同的对称性，包括d波（$d$）、扩展s波（$xs$）或它们的线性组合（$xs+i\times d$）。目前的实验的影响进行了讨论。
2011-11-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Adiabatic spin cooling using high-spin Fermi gases
空间熵再分布在超冷晶格气体的绝热冷却中起着关键作用。我们表明，高自旋费米子与空间可变的二次塞曼耦合可能允许创建一个内部的自旋1/2的核心周围的高自旋翅膀。后者在高温下总是比核心更熵，值得注意的是，在所有温度下都存在挫折。结合热力学Bethe近似和局域密度近似，我们研究了一维自旋为3/2的格点费米子在Mott相的空间熵分布。有趣的是，这种空间相关的熵为绝热冷却技术开辟了一条可能的道路，与以前的建议相反，它将专门针对自旋自由度。我们讨论了这种绝热冷却的可能实现，这可能会允许一个高效的熵减少自旋1/2核心，并帮助访问反铁磁秩序在超冷旋量费米子的实验。
2012-03-13 cond-mat.quant-gas
Feedback cooling of fermionic atoms in optical lattices
本文提出基于测量的马尔可夫反馈控制方案，通过有效耗散通道在光学晶格费米子超冷原子中稳定制备一维及 Haldane Chern 拓扑绝缘体态，并以保真度和占据数验证效果。
2025-07-21 cond-mat.quant-gas
Sub-Doppler laser cooling of fermionic 40K atoms in three-dimensional gray optical molasses
我们证明了D_1原子跃迁在40 K的亚多普勒冷却。使用灰色糖蜜方案，我们在8 ms内有效地将6.5 × 10^8个原子的压缩云从~ 4 \mK冷却到20 μ K。在四极磁阱中转移后，我们测量到~10^-5的相空间密度。该技术为快速蒸发费米40 K提供了一条有前途的途径。
2012-10-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Prospects for single photon sideband cooling in fermionic Lithium
本文对囚禁在周期光学势中的超冷费米锂样品进行了单光子边带冷却的解析和数值研究。我们开发了一个分析模型，并得到一个主方程的束缚能级的人口。冷却序列是用固定频率的激光和频率扫描来模拟的。最后，考虑到全超精细光谱的$^6\!$锂的蒙特卡罗模拟。我们发现，$^6\!$ Li原子气体从磁光阱中装入深光晶格中，利用Li的D1线进行5 mm的单光子边带冷却后，可以被冷却到$99\%$占据晶格基态。
2019-12-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Cooling Fermions in an Optical Lattice by Adiabatic Demagnetization
哈伯德模型描述了光晶格中的超冷费米子，并在Néel温度以下表现出反铁磁长程有序。然而，在实验室中达到这个温度仍然是一个难以捉摸的目标。在其他原子系统中，如捕获离子，低温已成功地通过绝热退磁获得，其中强有效磁场被施加到自旋极化系统，并且磁场被绝热地减少到零。不幸的是，将这种方法应用于费米-哈伯德模型遇到了一个根本性的障碍：$SU(2)$对称性引入了许多能级交叉，即使在原则上也阻止了系统到达基态。然而，通过打破$SU(2)$对称性与自旋相关的隧道，我们表明，绝热退磁可以实现低温状态。利用一维密度矩阵重整化群（DMRG）计算，数值计算发现退磁方案成功地达到了自旋各向异性哈伯德模型的低温态，并讨论了如何优化该方案的实验可行性.通过随后的斜坡自旋相关的隧道自旋无关的隧道，我们希望我们的协议可以用来产生费米-哈伯德模型的低温态。
2018-06-11 cond-mat.quant-gas
Interaction-Induced Gradients Across a Confined Fermion Lattice
在单个费米子物质上施加的化学电势梯度$A_\uparrow=dμ_\uparrow/dx$（“自旋向上”）直接产生晶格上的密度梯度$dρ_\uparrow/dx$。我们在这里研究的诱导密度不均匀性$dρ_\downarrow/dx$在第二个费米子物种（“自旋下降”）的结果，从费米子相互作用$U$，即使在没有化学电势梯度$A_\downarrow=0$的物种。由第二物种获得的$dρ_\downarrow/dx$的大小随着$U$增长，而$dρ_\uparrow/dx$的大小保持相对恒定，即，仅由$A_\uparrow$设置。对于一个给定的$A_\uparrow$，我们发现一个相互作用强度$U_*$，在该强度以上的两个密度梯度是相等的大小。我们还评估了自旋-自旋相关性，并表明，正如预期的那样，反铁磁性是最占主导地位的地方，局部密度是半满的。由足够大的梯度诱导的自旋极化与$U$结合，驱动铁磁行为。在排斥相互作用的情况下，$dρ_\downarrow/dx = -dρ_\uparrow/dx$。一个简单的粒子-空穴变换决定了吸引相互作用下的相关效应。
2017-07-09 cond-mat.quant-gas
Dynamical disentangling and cooling of atoms in bilayer optical lattices
我们展示了如何实验可用的双层晶格系统可以用来制备量子多体状态，在一个层中的熵非常低，通过动态解开两层。这种解纠缠操作将一个层-子系统$A$ -移动到其中$A$中的激发产生单粒子能隙的状态。因此，该操作直接映射到子系统$A$的冷却，熵被穿梭到另一层。对于玻色子和费米子原子，我们研究了这个过程的动力学，并表明，解开可以实现干净的正在进行的光晶格实验。相应的纠缠熵可以用量子气体显微镜直接测量，并且作为产生低熵态的工具，这种技术从简化费米子的反铁磁有序态的产生开始，开辟了一系列应用。
2016-09-12 cond-mat.quant-gas
Evaporative cooling and self-thermalization in an open system of interacting fermions
研究了具有两体随机相互作用的弱相互作用费米子开放系统的耗尽动力学。在这个模型中，费米子从高能单粒子轨道逃逸，这模拟了实验室实验中使用中性原子将其冷却到超低温的蒸发过程。结果表明，由于动力学热化的系统瞬时调整到新的化学势和温度，使单粒子轨道的占有数始终服从费米-狄拉克分布。通过这种方式，我们能够描述蒸发过程，该过程导致系统内剩余颗粒的显著冷却。我们还简要讨论了SYK黑洞模型中对应于强相互作用费米子的蒸发过程。
2019-02-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Simultaneous sub-Doppler laser cooling of fermionic $^6$Li and $^{40}$K on the D$_1$ line: Theory and Experiment
本文报道了利用D $_1$光学跃迁对费米$^6$ Li和$^{40}$ K进行的亚多普勒激光冷却。我们比较实验结果的冷却过程的数值模拟应用半经典蒙特卡罗波函数方法。模拟中考虑了三维光学糖蜜系统和原子间的偶极相互作用以及双色光场驱动的D $_1$跃迁。我们讨论的物理机制在发挥作用，我们确定的重要作用，基态超精细水平之间的相干性和比较D $_1$和D $_2$亚多普勒冷却。在5 ms内，D $_1$糖蜜相同时大大降低了$^6$ Li和$^{40}$ K的温度，最终温度分别为44 $μ$ K和11 $μ$ K。对于这两种物质，这导致相空间密度接近$10^{-4}$。这些条件非常适合于直接加载光学或磁阱，以有效地蒸发冷却到量子简并。
2015-01-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Discriminating antiferromagnetic signatures in ultracold fermions by tunable geometric frustration
最近，在正方形和三角形几何形状之间连续调谐光晶格已经成为可能。我们计算了相应的哈伯德模型中的热力学和自旋相关，使用行列式量子蒙特卡罗，并表明，由变量跳跃项引起的挫折效应可以清楚地从伴随的带宽变化分离的相互作用的适当重新缩放。几何阻挫增强了二重占据，这表明在弱耦合和熵$s\lesssim \ln(2)$下非平凡反铁磁关联被破坏（在强阻挫下恢复了波梅兰丘克冷却），为长期寻求的实验检测光晶格上超冷费米子的反铁磁性铺平了道路。
2013-06-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Geometric orthogonal metals: Hidden antiferromagnetism and pseudogap from fluctuating stripes
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics (ASC)（阿诺德·索末菲理论物理中心）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究探讨了正交金属（GOM）的几何起源，揭示了反铁磁性和伪间隙与波动条纹之间的联系，并提出了一种新的统一框架，将超导性与铜氧化物和重费米化合物联系起来。
2025-07-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Phase diagram of the asymmetric Hubbard model and an entropic chromatographic method for cooling cold fermions in optical lattices
本文研究了非对称哈伯德模型（AHM）的相图，该模型的特征是一个费米子的两个自旋投影或等价的两个不同轨道的跳跃值不同。该模型有望为三维光晶格中质量不平衡的冷费米子混合物提供一个很好的描述。我们用动力学平均场论研究了该系统的各种物理性质。特别是，我们展示了如何轨道选择物理，观察到在多轨道强关联电子系统，可以实现在这样一个简单的模型。我们发现，密度分布是一个很好的探针，从费米液体到非费米液体状态的轨道选择性交叉。低于一个有序温度$T_o$，这是一个函数的相互作用和跳跃的不对称性，该系统表现出交错的长程轨道顺序。除了对称极限的特殊情况，即，哈伯德模型，其中没有跳跃不对称性，该轨道顺序伴随着一个真正的电荷密度波顺序的跳跃不对称性的所有值。我们计算了有序相和无序相的有序参数和各种物理量，包括热力学。我们发现，电荷密度波的形成是由亚晶格双占位的突然增加的信号。最后，我们提出了一种新的方法，熵色谱，用于冷却光晶格中的费米子原子，利用AHM的性质。为了建立一个坚实的基础上，这种冷却策略，我们还讨论了绝热调谐的相互作用和跳跃参数引起的温度变化。
2012-12-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Tailoring Dynamical Fermionization: Delta kick cooling of a Tonks-Girardeau gas
本文提出将delta kick冷却推广至相互作用系统，以定制和反转Tonks-Girardeau气体的动力学费米化，建立了一个适用于膨胀与压缩、可重标度动量分布并用于量子关联显微观测的简单协议。
2022-06-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Mott insulating phases and magnetism of fermions in a double-well optical lattice
本文利用非微扰强关联技术，从理论上研究了二维双阱光晶格中二分量费米子的Mott绝缘相和磁序。在每个位置填充两个费米子时，存在两种类型的莫特绝缘体，其中一种的特征在于低于尼尔温度的自旋1反铁磁性。该系统中的超交换相互作用是由带间相互作用和自旋自由度之间的相互作用引起的。双阱光晶格的一个很大的优点是可以通过调节二能级系统的轨道能量分裂来容易地控制磁量子相图和Neel温度。特别地，Neel温度可以比标准光学晶格中的Neel温度大一个数量级，这有利于光晶格系统中磁有序的实验研究。
2011-11-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Efficient Preparation of Fermionic Superfluids in an Optical Dipole Trap through Reinforcement Learning
本文提出基于强化学习的控制框架，利用SAC算法优化Li6费米气体的蒸发冷却过程，在0.5秒内将原子密度提升130%，为复杂原子物理实验的闭环量子控制提供了有效工具。
2025-07-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Tunable nanomagnetism in moderately cold fermions on optical lattices
在真实固体中不可避免的局部缺陷可以在（一般无缺陷的）冷原子系统中模拟，例如，通过修改光晶格。我们使用数值精确的量子蒙特卡罗模拟研究了正方形晶格上的哈伯德模型，该模型包含单个杂质、相邻杂质对或杂质线。在所有情况下，“杂质”网站上的相关性增强较大的现场相互作用或减少耦合到环境。我们发现高度非平凡的磁相关，这在高温下持续存在，应该是在冷原子系统与目前的实验技术。随着冷却技术的改进，这些特征可以在均匀极限下实现一般的量子反铁磁性。更一般地，在量子秤平衡设置中，可以使用不同关联函数之间的可调交叉点作为鲁棒温度计。
2014-06-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Site-resolved Imaging of Fermionic Lithium-6 in an Optical Lattice
我们演示了在二维光晶格中单个费米子锂-6原子的位置分辨成像。为了在荧光成像过程中保持密度分布，我们同时用3D拉曼边带冷却原子。这种激光冷却技术，在这里首次展示了锂-6原子，也提供了一种途径，以快速低熵填充的光晶格。我们能够以> 95%的保真度确定单个晶格位置的占据，从而能够直接局部测量费米晶格系统中的粒子相关性。这种能力将有助于创造和研究费米-哈伯德模型的低温相，包括反铁磁体和d波超流性。
2015-04-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Single-atom imaging of fermions in a quantum-gas microscope
利用量子气体显微镜对光晶格中的单原子进行分辨探测，使量子模拟领域的新一代实验成为可能。到目前为止，单个原子的荧光成像已经实现了玻色子种与光学糖蜜冷却，而通过这种方法检测的光晶格中的费米子碱性原子已被证明更具挑战性。在这里，我们展示了单站点和单原子分辨的荧光成像的费米钾-40原子在量子气体显微镜设置使用电磁诱导透明冷却。我们在1.5秒内从单个原子中检测到平均1000个荧光光子，同时保持它接近光晶格的振动基态。我们的研究结果将使光晶格中的强关联费米量子系统的研究具有单原子水平的分辨率，并提供了可观测的，如局部熵分布和个别缺陷的费米莫特绝缘体或反铁磁有序相。
2015-08-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
