Entangled states of trapped ions allow measuring the magnetic field gradient of a single atomic spin
利用纠缠态中的囚禁离子，我们提出了在几个$μ$ m的距离检测单个原子的磁偶极子。这需要在约10 $^{-13}$特斯拉/ $μ$ m的水平下测量磁场梯度。我们讨论的应用，例如，在确定离子磁矩的变化范围很广，调查的磁性子结构的离子与水平结构不可访问的光学冷却和检测，并为研究外来或稀有离子，和分子离子。该方案也可用于测量被光学偶极力俘获的中性原子或原子系综的自旋不平衡。由于所提出的方法依赖于离子阱量子信息处理中良好建立的技术，因此其在当前技术的范围内。
2012-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Spin self-rephasing and very long coherence times in a trapped atomic ensemble
我们对磁囚禁在Knudsen区的超冷~（87）Rb原子的基态进行了Ramsey光谱研究。在样品上的场不均匀性应该将1/e对比度衰减时间限制在约3 s，而实际观察到的衰减时间为58 s。我们解释了这一令人惊讶的结果由自旋自重定相机制引起的相同的自旋旋转效应源于粒子的不可压缩性。我们提出了一个理论，这种同步机制，并获得良好的协议与实验观察。这种影响是普遍的，并且容易出现在其他物理系统中。
2010-05-28 physics.atom-ph quant-ph
Light-shift spectroscopy of optically trapped atomic ensembles
提出了一种提取偶极囚禁冷原子系综物理参数的方法。该技术利用阱本身的空间依赖性ac-斯塔克位移将原子分布投影到光移加宽的透射光谱上。我们开发了一个模型，连接原子分布与预期的透射光谱。然后，我们证明了该技术的实用性，推导出的温度，陷阱深度，寿命，和被困原子数从数据中采取的Single Shot实验测量。
2019-11-07 physics.atom-ph
Contrast and phase-shift of a trapped atom interferometer using a thermal ensemble with internal state labelling
本文报道了用内态标记法对双阱Ramsey干涉仪的理论研究。我们考虑使用冷原子的热系综而不是玻色-爱因斯坦凝聚体来最小化原子相互作用的影响。为了在这种情况下保持令人满意的相干性水平，干涉仪的两个臂之间需要高度对称。假设分裂和复合过程是绝热的，我们从理论上推导了这种干涉仪在重力场或加速度场存在下的相移和对比度。我们还考虑使用一个“捷径绝热”协议，以加快分裂过程，并讨论这样的程序如何影响相移和对比度。我们发现，这两个程序导致相同形式的相移。
2016-06-20 physics.atom-ph quant-ph
"Magic" radio-frequency dressing for trapped atomic microwave clocks
有人提出利用磁囚禁原子系综来提高微波钟的询问时间。为了减轻磁阱的扰动效应，采用近魔场配置，其中所涉及的时钟跃迁变得独立于原子的势能到一阶。然而，高阶效应是失相的主要来源，限制了该方法的性能。在这里，我们提出了一个简单的方法来消除能量依赖的第一和第二阶，使用弱射频敷料。我们给出了87Rb原子的修整频率、振幅和俘获场的值，并定量地研究了这些二阶幻数条件对系统参数变化的鲁棒性。我们的结论是，射频敷料可以抑制场诱导的失相至少一个数量级的典型实验参数
2015-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Electron juggling: Approaching the atomic physics limit of the attempt rate in trapped ion photonic interconnects
本文提出一种名为“电子抛接”的新技术，通过大幅减少囚禁离子光子互连中的状态制备时间来显著提升远程纠缠生成速率，有望达到每秒超过1,000对Bell对，逼近原子物理极限。
2025-10-30 physics.atom-ph quant-ph
The effect of atomic response time in the theory of Doppler cooling of trapped ions
我们描述了一个简单的方法，将一个原子或离子的多普勒冷却到理论的冷却过程的响应时间的问题。被冷却的系统通常不会立即响应其在静止坐标系中经历的变化的激光频率，并且这种“动态效应”会显著影响可达到的温度。这是特别重要的捕获离子时，有一个缓慢的衰变出的冷却循环需要使用的再泵浦束。我们处理了两个和三个内部状态的囚禁离子的情况下，然后将理论应用到$^{40}{\rm Ca}^+$。对于这个离子存在的实验数据表明，离子是冷的条件下，加热预测，如果忽略动态效应。本理论解释了观察到的行为。
2017-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Measuring molecular electric dipoles using trapped atomic ions and ultrafast laser pulses
研究了由离子和电偶极子组成的混合量子系统。我们展示了如何捕获的离子可以用来测量由经典偶极子产生的小电场。我们讨论了该计划的应用程序来测量冷极性分子的电偶极矩，其内部状态可以控制超快激光脉冲，通过捕获它们在附近的被困离子。
2015-01-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Stability and entanglement in optical-atomic amplification of trapped atoms: the role of atomic collisions
原子碰撞包含在光场和被捕获原子的相互作用系统中，允许场放大。我们研究了碰撞对系统稳定性的影响。并对原子与光场的纠缠度进行了研究。我们发现，对于初始处于真空态的原子场和初始处于相干态的光场，纠缠度不依赖于光场的强度和相位。我们表明，在指数不稳定的条件下，系统在很长一段时间内呈现出两个不同的固定纠缠度，碰撞只影响其中之一。
2007-03-21 cond-mat.other cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Influence of atomic motion on the collective effects in dense and cold atomic ensembles
我们表明，原子运动不仅导致显着的定量，但在某些情况下，也到密集和冷原子系综集体效应的定性修改，即使在这种情况下，当特征多普勒频移是几十倍小于自然线宽。观察到的影响被解释为由于抑制的亚辐射的原子的位移所造成的集体状态的影响。
2019-07-01 physics.atom-ph quant-ph
Coherence and Rydberg blockade of atomic ensemble qubits
我们证明了多原子系综量子比特的$|W\rangle$态编码。使用光学捕获的Rb原子的$T_2$相干时间是2.6（3）ms的$\bar N=7.6$原子和规模约成反比的原子数。两个系综量子比特之间的强里德堡封锁被证明与$0.89(1)$的保真度和$\sim \hspace{-.05cm}1.0$的保真度时，后选择控制系综激发。这些结果是原子系综确定性纠缠的重要一步。
2015-07-18 physics.atom-ph quant-ph
Towards quantum state tomography of a single polariton state of an atomic ensemble
我们提出了一个方案，并对原子系综单极化激元态的产生和量子态层析成像进行了可行性研究。集体的非经典和非高斯态的系综产生的单个前向散射光子的检测。该状态随后通过使用强色散光-原子相互作用进行的原子状态层析成像来表征，然后对透射光进行零差测量。该建议是支持的初步实验结果显示投影噪声有限的灵敏度和模拟证明所提出的方法用于检测的介观原子系综的非经典和非高斯状态的可行性。这项工作是首次利用原子系综对离散-连续变量混合量子态进行处理的尝试。
2012-10-30 physics.atom-ph quant-ph
Retrieval of multiple spin waves from a weakly excited, metastable atomic ensemble
从一个多激发原子系综的光的发射进行检查，它示出了如何对称（自旋波）和非对称状态的激发辐射到空间上分离的场模式。这一观察结果对单光子产生和自旋波纠缠有潜在的应用，因为在原子相互作用的存在下，它可以导致孤立的单光子发射进入相位匹配场模式。
2012-03-14 physics.atom-ph quant-ph
Magic density in a self-rephasing ensemble of trapped ultracold atoms
本文研究了一维垂直光晶格中$^{87}$ Rb自重相位玻色子系综的集体自旋动力学。我们表明，由原子相互作用和非均匀退相引起的频率偏移的组合，连同自旋自复相机制导致存在一个“魔术密度”：\textit{i.e}一个奇异的工作点，其中的时钟转换是一阶不敏感的密度波动。这一特性对于提高基于赝自旋1/2系综的量子传感器的稳定性具有重要意义。$|F=1,m_{F}=0\rangle\rightarrow|F=2,m_{F}=0\rangle$超精细跃迁的Ramsey光谱与基于能量相关自旋矢量的耦合Bloch运动方程的数值模型定性一致。
2018-07-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Collective effects in the photon statistics of thermal atomic ensembles
我们研究了温度在350 ~ 450 K范围内的热碱金属蒸气的相干光的集体散射，对应于$0.7 λ$和$0.1 λ$之间的平均原子间距。我们建立了一个理论模型，将原子系综视为相干的、相互作用的、辐射的偶极子。我们证明了热系综的两次二阶关联函数可以用随机原子对的平均值来描述。我们的模型说明了良好的协议与实验结果。此外，我们展示了如何微调的实验参数可能使它有可能探索几个光子统计制度。
2021-07-12 physics.atom-ph quant-ph
Precision measurement of light shifts at two off-resonant wavelengths in a single trapped Ba+ ion and determination of atomic dipole matrix elements
本文定义并测量了单个囚禁钡离子6S_1/2和5D_3/2态的矢量交流斯塔克效应（或光移）的比值（R），在两个不同的非共振波长下的精度为0.2%。我们先前在514.531 nm处发现R = -11.494（13），现在报告在1111.68 nm处的值，R = +0.4176（8）。这些观察结果共同产生<5D的值||er|| 4F>矩阵元素，以前在文献中未知。此外，我们的结果与从头计算的动态极化率的比较将产生一个新的测试原子理论和提高理解所需的原子结构解释一个拟议的原子宇称破坏实验。
2008-08-13 physics.atom-ph
Spin State Detection and Manipulation and Parity Violation in a Single Trapped Ion
原子宇称破坏提供了一个难得的机会，一个低能量窗口到可能的新的基本过程，在非常高的质量尺度通常在大型高能加速器调查。原子系统的精确测量是目前许多新物理最灵敏的探测器，是高能物理实验的补充。由于灵敏度、系统性或原子结构的不确定性，目前的原子实验正开始达到其精确度的极限。一个单一的捕获钡离子的实验可以改善所有这些困难。本实验采用精确操纵和探测单个离子自旋状态的方法，以测量在外加激光场中基态磁子能级的宇称诱导分裂。相同的方法可用于提供更常规的原子结构参数的精确测量。
2013-08-09 physics.atom-ph
Strong coupling of dipole trapped atomic ensembles to a ring cavity
本研究搭建新型实验装置，利用腔内功率增强效应构建0.5mK深的腔辅助光偶极阱，实现超冷原子系综与环形腔的集体强耦合，为腔辅助量子传感提供适用平台。
2025-03-24 physics.atom-ph
Rydberg-induced optical nonlinearities from a cold atomic ensemble trapped inside a cavity
实验研究了置于光腔中的冷原子介质在激发到里德伯态时的非线性光学响应。S和D里德堡能级的激发是通过EIT（电磁感应透明）配置中的双光子跃迁进行的，下跃迁上有弱（红色）探测光束，上跃迁上有强（蓝色）耦合光束。观察到的探测光束的S态诱导的光学非线性可以解释使用半经典模型与范德华相互作用。对于D态，似乎有必要考虑里德伯激发到长寿命的暗态的动力学衰减。我们表明，测量的非线性可以解释用里德伯气泡模型与动态衰减。
2016-02-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Zero-Point cooling and low heating of trapped 111Cd+ ions
本文报道了射频（Paul）阱中~（111）Cd ~+离子的基态激光冷却。被困离子运动的加热速率测量两种不同的捕获几何形状和电极材料，其中没有努力屏蔽原子镉源的电极。测得的低加热速率表明，捕获的111 Cd+离子可能非常适合涉及原子运动的量子控制的实验，包括量子信息科学中的应用。
2004-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
In Situ Coherence Measurements of Scattered Light in Magnetically Trapped Cold Atomic Clouds: Probe-Driven Atomic Dynamics
Université Côte d’Azur, CNRS, INPHYNI（法国蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、INPHYNI）；Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所、圣保罗大学）
研究利用散射光子时间相关性探测超冷量子气体微观动力学，通过测量87Rb云散射光一阶相关函数，确定相关效应根源，用简单模型恢复理论与实验一致性，为冷气体非平衡动力学等研究铺平道路。
2026-07-22 physics.atom-ph
Non-thermalization in trapped atomic ion spin chains
囚禁和激光冷却原子离子的线性阵列是研究强相互作用多体系统中涌现现象的通用平台。有效的自旋被编码在每个离子的长寿命电子能级中，并通过激光介导的光学偶极力相互作用。冷捕获离子实验的优点，包括高时空分辨率，从外部环境中解耦，并控制系统的哈密顿量，被用来测量量子效应并不总是在自然凝聚态样品。在这篇综述中，我们强调了最近的工作，利用囚禁离子探索各种非遍历现象的远程相互作用自旋模型，这预示着记忆的平衡初始条件。我们观察到长寿命的记忆在静态磁化淬火多体局域化和预热化，而记忆被保存在驱动离散时间晶体状态的周期性振荡。
2017-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Dispersive Optical Interface Based on Nanofiber-Trapped Atoms
我们将一千个原子的系综在锥形光波导周围的倏逝场中进行色散界面。该方法依赖于系综与非共振探测光束的倏逝场的方位角非对称耦合，该倏逝场透射通过反射镜。由此产生的双折射和色散是显着的，我们观察到的相移$\sim$\，1\，mrad的每原子在失谐的6倍的自然线宽，对应于有效的共振光密度每原子为0.027。此外，我们利用这种强色散非破坏性地确定原子的数量。
2011-10-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal cooling strategies for magnetically trapped atomic Fermi-Bose mixtures
我们讨论了不同种类的费米-玻色混合物在磁阱中的冷却效率。通过适当选择玻色冷却器和混合物的磁俘获超精细态，实现了两种原子之间更好的热容匹配。当两个物种之间的部分空间重叠也被考虑在内，最深的费米简并得到的捕获频率比的最佳值。这可以通过用去澄清光束辅助磁阱来实现，如在费米子6Li与23 Na，87 Rb和133 Cs混合的情况下所示，对于尚未探索的6Li-87 Rb混合物找到了最佳条件。
2004-11-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Nonlinear dissipative dynamics of a two-component atomic condensate coupling with a continuum
研究了连续介质与二组分原子玻色-爱因斯坦凝聚体耦合系统的非线性耗散相干分岔和布居动力学。两组分凝聚体与连续介质之间的耦合使两组分凝聚体产生有效耗散。系统的稳定态和相干分岔不仅依赖于耗散，而且依赖于凝聚态原子间的非线性相互作用。凝聚态原子间的相干性甚至可以通过有效耗散得到增强。耗散和非线性的组合允许人们控制不同自陷状态之间的切换或自陷状态和非自陷状态之间的切换。
2013-09-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Parity Nonconservation in Odd-isotopes of Single Trapped Atomic Ions
基于Fortson的工作，我们估计了由于Ba+和Ra+离子的不同同位素中的宇称不守恒（PNC）相互作用引起的光移的大小[Phys. Rev. Lett. 70，2383（1993）]。我们已经使用了核自旋无关（NSI）的振幅计算由我们早先[物理。96，163003（2006）; Phys.Rev.A78，050501（R）（2008）]，并且我们在这项工作中采用三阶多体微扰理论（MBPT（3））来估计这些离子中的核自旋相关（NSD）振幅。Ra+被认为是更有利的比Ba+测量NSI和NSD PNC观测。
2010-11-03 physics.atom-ph
Light Scattering From an Atomic Array Trapped Near a One-Dimensional Nanoscale Waveguide: a Microscopic Approach
原子阵列和一维亚波长波导的耦合产生了有趣的光子输运性质，例如最近的大布拉格反射的实验演示，并为量子非线性光学领域的各种潜在应用铺平了道路。在这里，我们提出了一个理论分析的过程中，单光子散射在这种配置使用一个完整的微观方法。基于这种形式主义，我们分析了不同的散射通道从有序或无序阵列的光谱依赖性。该方法完全适用于简并基态能级结构的准一维多能级原子阵列的单光子散射。我们的方法提供了一个重要的框架，不仅包括瑞利，但也拉曼通道的合作散射过程的微观描述。
2017-11-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Identifying the orbital angular momentum of light based on atomic ensembles
提出了一种基于原子系综中微波场调制的电磁感应透明来区分拉盖尔-高斯（LG）光束轨道角动量态的方案。研究表明，由于微波引起的原子相干性的变化，LG模探测光束的横向相位变化可以映射到空间强度分布中。该方案为研究基于原子系综的高维量子信息提供了一个有用的工具。
2012-07-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Coherent backscattering of light from ultracold and optically dense atomic ensembles
本文综述了超冷原子气体在弱定域区近共振辐射相干后向散射的实验和理论研究。讨论了基于相干背散射过程的原子系综高分辨光谱学的最新进展。我们还提出了几个新的实验方案，适用于多次散射的弱本地化制度的时间相关的光谱。
2017-01-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quasideterministic generation of maximally entangled states of two mesoscopic atomic ensembles by adiabatic quantum feedback
我们提出了一种有效的准确定性方案来产生两个原子系综的最大纠缠态。该方案是基于总原子布居的量子非破坏测量和绝热量子反馈的测量输出的条件。该计划的高效率进行了测试，并确认数值理想的光电探测，以及在存在的损失。
2005-09-26 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Stochastic switching in Rydberg atomic ensemble
我们证明了随机开关的Rydberg原子系综实现的一个量子系统。激光束的强度噪声驱动了系统的两个态之间的跃迁。里德伯原子系综在平衡状态下积累能量，并使非线性系统越过阈值，在阈值处两个状态之间发生随机切换。利用阶梯型电磁诱导透明方法测量里德堡态的布居数，可以从实验上研究里德堡原子系综的非线性行为。
2020-07-19 physics.atom-ph
Atomic dynamics in evaporative cooling of trapped alkali atoms in strong magnetic fields
我们研究了强磁场下塞曼位移的非线性对磁阱中射频场诱导蒸发冷却动力学的影响。我们证明了87-Rb和23-Na的F=2陷阱态的波包模拟如何冷却停止时，射频场频率低于一定的限制（85-Rb的F=2陷阱态的问题不会出现）。我们研究了强场情况下半经典模型的适用性，作为我们以前工作的扩展[Phys.Rev.A58，3983（1998）]。我们的研究结果证实了在最近的$^{87}$ Rb实验中观察到的许多方面[Phys. Rev. A 60，R1759（1999）]。
1999-10-27 physics.atom-ph
The collisional frequency shift of a trapped-ion optical clock
在光学原子钟中，与背景气体的碰撞会干扰被俘获离子的跃迁频率。我们开发了一个非微扰框架的散射过程的量子信道描述的基础上，并使用它来推导出一个主方程，导致一个简单的解析表达式的碰撞频移。作为我们方法的一个演示，我们计算了Sr $^+$光学原子钟跃迁由于与氦原子的弹性碰撞而引起的频移。
2017-08-31 physics.atom-ph
A Compact Microchip-Based Atomic Clock Based on Ultracold Trapped Rb Atoms
我们提出了一个紧凑的原子钟的基础上，超冷Rb原子被磁性捕获的原子微芯片的表面附近。将电磁感应透明（EIT）与拉姆齐的分离振荡场方法相结合的询问方案可以对10^6个原子实现10^{-13}/sqrt（tau）的原子散粒噪声水平性能。EIT信号可以用提供无噪声增益的外差技术检测;用这种技术，可以在光子散粒噪声水平检测100 pW探测光束的光学相移。的密度矩阵方程的数值计算被用来确定现实的操作参数，在该AC斯塔克位移被消除。通过考虑这些参数的波动，我们估计AC斯塔克位移可以被抵消到优于2*10^{-14}的水平。概述了该装置的占空比和功耗的估计。
2009-12-21 physics.atom-ph physics.optics
Cumulative identical spin rotation effects in collisionless trapped atomic gases
本文讨论了Du等人最近在一个稀薄的囚禁费米气体中观测到的具有“反常”大时间尺度和振幅的强自旋分凝现象。在无碰撞区，原子在阱中快速振荡，并以能量依赖的方式平均不均匀的外场，这控制了它们的横向自旋进动频率。在不同自旋方向的原子之间的相互作用中，相同的自旋旋转效应（ISRE）将原子转移到上自旋或下自旋状态，这取决于它们的运动能量。由于低能原子比高能原子更接近陷阱的中心，最终的结果是自旋和位置之间的强相关性。
2009-04-23 cond-mat.other physics.atom-ph
Multiresonator quantum memory with atomic ensembles
Kazan National Research Technical University n.a. A.N. Tupolev-KAI（喀山国立技术研究大学（以A.N. 图波列夫命名））
多谐振子量子存储器与原子集体的理论研究，分析其物理性质并探讨实验实现方案。
2026-02-18 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Electromagnetically induced absorption in magneto-optically trapped atoms
在磁光阱中，利用低强度连续共传播泵浦光场和探测光场，在$% ^{85}Rb$样品上观察到电磁诱导吸收（EIA）。在中等俘获场强下，EIA谱由俘获四极磁场对原子基态产生的塞曼效应决定。使用EIA光谱的磁场映射的冷原子样品的说明。
2000-09-28 physics.atom-ph
From single-particle excitations to sound waves in a box-trapped atomic Bose-Einstein condensate
本文从实验和理论上研究了圆柱形箱阱中原子玻色-爱因斯坦凝聚体的最低轴向激发。通过调节原子密度，我们观察到模式的性质如何从单粒子激发（在低密度极限）变化为声波（在高密度极限）。在整个交叉的测量模式频率符合Bogoliubov理论。使用近似的低能量模型，我们表明，模式频率的演变是直接相关的相互作用引起的形状变化的凝聚体和激发。最后，如果我们创建一个大振幅的激励，然后让系统自由地发展，我们观察到的模式振幅随时间非指数衰减;这种非线性行为是指示的基本激励之间的相互作用，但仍有待定量理解。
2019-05-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Trapped particle evolution driven by residual gas collisions
提出一种基于碰撞诱导能量转移概率分布函数的模型，精确描述残余气体碰撞下被困粒子系综的演化，并通过实验验证，碰撞率提取精度提升五倍。
2024-05-28 physics.atom-ph
Atomic physics experiments with trapped and cooled highly charged ions
在原子物理学的许多基础实验中，俘获和冷却技术已成为非常重要的技术。当应用于高电荷离子限制在潘宁陷阱，这些程序是非常有效的测试量子电动力学在极端的电磁场产生的重高电荷离子，如铀U $^{91+}$。此外，在这些简单的系统中，可以高精度地确定基本常数或核的基态性质。最后，通过研究单个俘获的放射性离子，可以通过观察母体同位素信号的消失和子体同位素信号的出现来详细研究其核衰变。目前正在GSI建造的HITRAP设施将使这种在极低能量下对高电荷离子进行的实验成为可能。还将简要介绍预计将于2014年投入运行的未来反质子和离子研究设施。
2007-04-26 physics.atom-ph physics.gen-ph
Radiative properties of rubidium atoms trapped in solid neon and parahydrogen
从系综测量得知，固体仲氢中捕获的铷原子具有良好的量子传感磁场的特性。为了将单个铷原子用作量子传感器，需要能够有效地测量单个原子的内部状态的技术，例如激光诱导荧光。在这项工作中，我们寻找激光诱导荧光从合奏的铷原子被困在固体仲氢，分别在固体氖。在仲氢中，我们发现在探索的范围内没有荧光的证据，并对辐射分支比设置上限。在氖中，我们观察激光诱导荧光，测量发射光的光谱，并测量基质中的激发态寿命。还报道了来自激发光的原子的漂白。
2021-05-28 physics.atom-ph
