光晶格中SU（$2N$）超冷费米子的Pomeranchuk冷却

利用背反馈Action和冷阻尼反馈方案实现玻色-爱因斯坦凝聚体力学振子的量子基态

Achieving the Quantum Ground State of a Mechanical Oscillator using a Bose-Einstein Condensate with Back-Action and Cold Damping feedback schemes

本文详细研究了由玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）构成的混合光机械量子器件在具有振荡端镜的高精细光学腔中接近量子基态的可能性。冷却是使用两个实验上可实现的计划：反作用冷却和冷阻尼量子反馈冷却。在这两个方案中，我们发现增加两体原子-原子相互作用会使力学振子达到其量子基态。已经观察到，反作用冷却在良好腔极限中更有效，而冷阻尼冷却方案在不良腔极限中更相关。它还表明，在冷阻尼方案中，该设备是更有效的BEC的存在下比在没有BEC。

光学超晶格中SU（$\mathcal{N}$）费米气体的反铁磁自旋关联

Antiferromagnetic spin correlation of SU($\mathcal{N}$) Fermi gas in an optical super-lattice

大自旋冷原子系统可以表现出自旋1/2系统中没有的独特现象。本文报道了在光晶格中具有SU（$\mathcal{N}$）对称性的费米气体的最近邻反铁磁自旋关联的观测结果。由光抽运技术提供的自旋自由度的精确控制使我们能够在SU（2）和SU（4）的情况之间进行直接的比较。我们的重要发现是，由于Pomeranchuk冷却效应，SU（4）自旋系统的反铁磁关联比SU（2）自旋系统的反铁磁关联增强。这项工作是实现新型SU（$\mathcal{N}>2$）量子磁性的重要一步。

空腔冷却的动力学理论和冷气体的自组织

Kinetic theory of cavity cooling and self-organisation of a cold gas

本文研究了激光照射下光学谐振腔中可极化粒子的空间自组织和动态相空间压缩。导出粒子相空间密度的非线性Fokker-Planck方程，使我们能够在远失谐极限下处理任意大的系综，并明确计算摩擦力，动量扩散和稳态温度。此外，我们计算的自组织阈值在一个自洽的分析形式。对于低于阈值的均匀系综，固定激光功率的冷却速率在很大程度上与粒子数无关。冷却导致$q$ -高斯速度分布，稳态温度由腔线宽确定。使用大的粒子系综的数值模拟确认了有序状态出现的分析阈值条件，其中粒子被捕获在周期性图案中，并且可以冷却到接近单个振动激发的温度。

磁导引超冷原子束的激光冷却

Laser cooling of a magnetically guided ultra cold atom beam

本文报道了超冷铬原子磁导向束的横向激光冷却。通过引导件的渐缩的径向压缩被用于热传导地加热梁。在锥形截面内，垂直于原子束的二维光学糖蜜从原子束中提取热量，导致原子相空间密度的显著增加。施加磁偏移场以防止光泵浦到未捕获状态。结果表明，通过适当选择偏置磁场，可以避免冷却束强度和失谐量、原子损耗和纵向加热。已经实现了低于65微开尔文的最终温度，对应于引导光束中的相空间密度增加超过30倍。

三维哈伯德模型的热力学：对冷却光晶格中冷原子气体的影响

Thermodynamics of the three-dimensional Hubbard model: Implications for cooling cold atomic gases in optical lattices

本文对三维费米子哈伯德模型的热力学性质进行了全面的研究，并将其应用于受光晶格和囚禁势约束的冷费米子原子。我们的研究集中在当前实验感兴趣的温度范围内。我们采用两种理论方法-动态平均场论和高温系列-和执行比较基准，以界定各自的有效性范围。特别注意的是，致力于了解这个系统的热力学性质对冷却的影响。考虑到非均匀晶格中的局域占位分布函数，我们证明了，在绝热演化下，任何可观测的变化（例如，温度）可以方便地分解成两个不同的贡献。第一个贡献是由于演化过程中陷阱中原子的重新分布，而第二个贡献来自于可观测的内在变化。最后，我们提供了J. - S. Bernier等人，Phys. Rev. A 79，061601（2009）通过将该方法应用于理想化模型来计算。

超冷原子与量子精密测量中的玻色-爱因斯坦凝聚

Ultra cold atoms and Bose-Einstein condensation for quantum metrology

本文简要介绍冷原子物理和玻色-爱因斯坦凝聚。介绍了光对原子的作用力、激光冷却和几种原子陷阱：磁光陷阱、偶极陷阱和磁陷阱。简要介绍了玻色-爱因斯坦凝聚及其与凝聚态物理的一些重要联系。关于原子冷却、俘获和玻色-爱因斯坦凝聚的进一步细节，读者可以参考综合评论和其他课堂讲稿。

利用可调几何阻挫鉴别超冷费米子中的反铁磁特征

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。

Yb $^+$离子和Li原子之间的冷相互作用：交感冷却、辐射缔合和费什巴赫共振的前景

Cold interactions between an Yb$^+$ ion and a Li atom: Prospects for sympathetic cooling, radiative association, and Feshbach resonances

用耦合团簇方法的两种变体研究了（LiYb）$^+$分子离子的电子结构，它们分别限于单、双和非迭代或线性三重激发。势能曲线的基态和激发态，永久和过渡电偶极子运动，和远程相互作用系数$C_4$和$C_6$的报告。随后采用的数据在散射计算和光缔合研究。费什巴赫共振被证明是可测量的，尽管在保罗陷阱的离子的微动。分子离子可以通过单光子光缔合形成单重电子基态，通过双光子光缔合形成三重态;基于费什巴赫共振的冷原子-离子化学控制应该是可行的。Yb $^+$离子由Li原子的超冷气体的交感冷却的条件被发现在10 $\,$ mK至10 $\,$ nK的温度范围内是有利的;并且使用费什巴赫共振的进一步改进应该是可能的。总之，这些结果表明，建立一个量子模拟器与超冷Yb $^+$离子和Li原子的良好前景。

微重力条件下光学偶极阱的蒸发冷却

Evaporative cooling from an optical dipole trap in microgravity

近年来，冷原子不仅可以在地面上，而且可以在微重力环境中证明其科学影响，例如不来梅的落塔，探空火箭和抛物线飞行。我们研究了在光学偶极阱中冷原子的制备，重点是微重力条件下的蒸发冷却。高达$ 1\times10^{6} $铷-87原子在不来梅的落塔中自由降落期间从暂时黑暗的磁光阱中被光学捕获。蒸发的效率被确定为在有和没有重力的影响下是相等的。这是证实了使用数值模拟，证明在这两种情况下，由于光学势的非谐性的蒸发的尺寸是三维的。这些发现为在微重力下进行各种超冷原子实验铺平了道路，并支持其他现有的基于原子芯片的实验，但计划增加光学偶极阱，例如即将对当前和过去的空间实验进行的后续任务。

非对称Hubbard模型的Phase diagram和冷却光晶格中冷费米子的熵色谱方法

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。

用于冷原子实验的高效连续工作比特型电磁铁

Efficient Continuous-Duty Bitter-Type Electromagnets for Cold Atom Experiments

我们提出的设计，建设和表征的比特型电磁铁，可以产生高磁场连续运行下，有效的散热冷原子实验。电磁铁由铜弧和绝缘聚酯垫片组成的交替层堆叠而成。铜的有效冷却通过铜层之间的平行矩形水冷却通道实现，具有低流动阻力;水冷表面积与铜体积的高比率确保了约1 mm的短长度尺度以提取耗散的热量。每层的高铜分数确保每单位能量耗散产生高磁场。该合奏是高度可扩展和压缩，以创造一个防水密封没有环氧树脂。从我们的测量，770 G的峰值场产生14毫米远离一个单一的电磁体，电流为400 A，总功耗为1.6千瓦。在冷却水流量为3.8 l/min的情况下，连续运行时盘管温度仅升高7 ℃。

Protocol for autonomous rearrangement of cold atoms into low-entropy configurations

The preparation of low-entropy starting conditions is a key requirement for many experiments involving neutral atoms. Here, we propose a method to autonomously assemble arbitrary spatial configurations of atoms within arrays of optical tweezers or lattice sites, enabled by a combination of tunneling and ground-state laser cooling. In contrast to previous methods, our protocol does not rely on either imaging or evaporative cooling. This circumvents limitations associated with imaging fidelity and loss, especially in systems with small spatial scales, while providing a substantial improvement in…

浸没在冷原子气体中的Paul阱中离子运动的描述

Description of ion motion in a Paul trap immersed in a cold atomic gas

我们研究了单离子在射频阱中的凝聚态和非凝聚态的超冷玻色气体中的问题。我们开发主方程形式主义描述的交感冷却，我们确定离子的冷却速率。我们表明，冷原子水库修改的稳定性图中的离子在保罗陷阱创建的区域中的离子被冷却或加热由于与时间相关的潜力交换的能量量子。

用于冷原子气体实验的多功能laser系统

A versatile laser system for experiments with cold atomic gases

我们描述了一个简单而紧凑的架构，用于产生所需的所有光学频率的激光冷却，状态准备和检测的原子在超冷铷-87实验从一个单一的780 nm的激光源。特别地，远离冷却转变6.5 GHz的再泵浦光$\sim$通过使用反馈回路配置中的高带宽光纤耦合电光调制器（EOM）来生成。环形再泵浦光产生方案解决了光纤电光调制器有限的功率处理能力特性的问题。我们通过建立一个高原子数的磁光阱（MOT）来演示该系统的功能

一氟化钡分子的缓冲气体冷却、高分辨光谱学和光循环

Buffer-gas cooling, high-resolution spectroscopy and optical cycling of barium monofluoride molecules

我们展示了缓冲气体冷却，高分辨率光谱和循环荧光冷氟化钡（BaF）分子。我们的源产生一个强烈的和内部冷的分子束包含不同的BaF同位素，平均向前速度为190米/秒。对于138 BaF的良好准直光束，我们在我们的下游检测区域中的X2 Sigma，N=1状态中观察到超过1 e10分子/sr/脉冲的通量。研究中间A 'Delta状态的吸收线强度，我们推断出790 ± 346 ns的寿命，明显长于先前估计的寿命。最后，高对角的Franck-Condon因子和暗态的磁再混合使我们能够在138 BaF中实现准循环跃迁，这适合于将来对这种重双原子分子的激光冷却。

旋振选态分子离子的交感冷却

Sympathetic cooling of rovibrationally state-selected molecular ions

本文提出了一种在离子阱中产生旋转和振动选态、自旋冷分子离子的新方法。我们的技术是基于中性分子的状态选择阈值光电离，然后用激光冷却的钙离子对产生的离子进行交感冷却。使用N $_2^+$离子作为测试系统，我们实现了> 90%的选择性，在制备的基础振转能级和状态寿命的数量级为15分钟的限制与背景气体分子的碰撞。该技术可以用来产生一个广泛的非极性和极性的分子离子在地面和激发振转态。我们的方法为冷量子控制的离子-分子碰撞研究、用状态选择的分子离子和分子-离子量子比特进行频率计量学实验开辟了新的前景。

镁原子二级亚多普勒激光冷却的量子处理

Quantum treatment of two-stage sub-Doppler laser cooling of magnesium atoms

对$^{24}$镁原子的激光冷却问题进行了理论研究。我们提出了两阶段的亚多普勒冷却策略，使用电偶极跃迁$3^3P_2$ $\to$ $3^3D_3$（$λ$ =383.9 nm）。第一阶段是利用$σ^+$和$σ^-$光束的磁光阱，而第二阶段是利用线性$\perp$线性糖蜜。我们致力于在冷原子云中获得大量的超冷原子（T $_{eff}$ < 10 $μ$ K）。计算是在充分考虑反冲效应的量子处理的基础上，脱离了许多广泛使用的近似。分析了不同光场强度和频率失谐下冷原子的稳态平均动能和线动量分布。进行量子分析的结果表明，从基于福克-普朗克方程的半经典方法的结果显着的差异。在一定条件下，第二冷却阶段可以提供比第一冷却阶段足够低的原子云动能以及增加的超冷原子的分数。我们希望所获得的结果可以帮助克服目前的实验问题，在$^{24}$镁原子的激光场的方式进行深度冷却。冷镁原子，被大量冷却到几个微开尔文，有一定的兴趣，例如，在量子计量学。