SU(1,1)-type light-atom correlated interferometer
利用光与原子集体激发的量子关联，用原子的集体激发代替光学SU（1，1）干涉仪的一个臂，构成SU（1，1）型光-原子混合干涉仪。相位敏感探针不仅包括光场，还包括干涉仪内部原子的集体激发。对于相干压缩态作为相位敏感光场，在最佳条件下，相位敏感度接近海森堡极限。我们还研究了光场损失和原子激发失相对相位灵敏度的影响。由于这种干涉仪中包含了非线性过程，它们可以耦合多种不同的波，形成新型的混合干涉仪，这为利用混合干涉仪进行基本测量提供了一种新的方法。
2015-08-29 quant-ph
Deterministic spin-wave interferometer based on Rydberg blockade
自旋波NOON态是一个$N$ -粒子Fock态，两个原子的自旋波模最大纠缠。由于相位对原子集体运动敏感的特性，SW NOON态可以作为一种新型的原子干涉仪，在量子增强测量中有着广阔的应用前景。在本文中，我们提出了一个有效的协议，确定性地产生原子SW NOON状态，采用里德伯封锁。分析了实际操作中可能出现的误差。提出了可行的实验方案。我们的方案比最近的实验证明的方案要有效得多，该方案只产生了一个预示性的二阶SW NOON态。
2011-05-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Gravitational decoherence of atomic interferometers
研究了原子干涉仪在随机引力波散射下的退相干。我们评估的“直接”引力效应登记的相位的物质波以及“间接”效应登记的光波用作分束器和反射镜的物质波。考虑作为一个例子的空间项目HYPER，我们表明，这两种影响是可以忽略不计的，目前研究的干涉仪。
2002-02-15 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Demonstration Of A Continuously Guided Atomic Interferometer Using A Single-Zone Optical Excitation
我们演示了一个原子干涉仪，其中原子通过一个单区光束，由一对双色反向传播的字段。在通过过程中，处于两种不同内部状态的原子波包在光束的引导下描绘出分裂的轨迹，每个波包的振幅和扩展连续变化，产生可以达到接近统一的可见度的条纹。我们表明，这种连续的干涉仪（CI）的旋转灵敏度可以媲美的Borde-Chu干涉仪（BCI）。CI的相对简单性使其成为实际应用的潜在更好候选者。
2003-11-24 physics.atom-ph quant-ph
Atom-light superposition oscillation and Ramsey-like atom-light interferometer
相干分波在干涉仪中至关重要。通常，这种分裂后的波是相同类型的。但近年来，由于光与原子相互作用的研究进展，已经实现了光子到原子激发的相干转换。这使得将入射光波分裂成原子和光的相干叠加态成为可能，并为由不同类型的波组成的干涉仪铺平了道路。本文报道了在拉曼过程中观察到的原子与光之间的类拉比相干叠加振荡以及光波与激发态原子自旋波的相干混频。利用原子-光相干叠加态，构造了一种新型的混合干涉仪。当我们扫描光学相位和原子相位中的一个或两个时，根据原子自旋波强度，在光学输出强度和原子输出中都观察到干涉条纹。这种混合干涉仪可以通过光学探测来询问原子态，并将在原子和光的精密测量和量子控制中得到应用。
2016-02-18 quant-ph
Tailored generation of quantum states in an entangled spinor interferometer to overcome detection noise
我们从理论上研究了如何在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中通过自旋变化碰撞产生的纠缠原子态可以被设计和可控地准备用于原子干涉测量，该原子干涉测量对常见的技术问题是鲁棒的，例如有限的检测器分辨率。我们使用的自旋变化碰撞过程的分析和数值处理，以证明触发纠缠碰撞与一个小的经典种子，而不是真空波动导致更强大的和优越的灵敏度时，技术噪声占，尽管所产生的原子状态理想地具有较少的计量有用的纠缠。我们的研究结果是相关的理解纠缠原子态是如何最好地设计和生成用于量子增强的物质波干涉。
2021-10-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
UGR tests with atomic clocks and atom interferometers
原子干涉实验测试了物质能量和引力在不同时空点之间耦合的普适性，因此原则上能够探测引力红移（UGR）普适性的可能违反。在这篇文章中，我们介绍了一个UGR破坏模型，然后讨论了UGR测试原子钟和原子干涉仪在相同的基础上进行。我们提出了一个大类的原子干涉几何是敏感的违反UGR。
2022-03-30 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Nanoparticle acts as a light source to make atom interferometers
原子在经典驻波中的Kapitza-Dirac（KD）散射被广泛地用于激光脉冲原子干涉仪。在本理论工作中，我们证明了介电纳米粒子可以作为弱光源产生原子KD散射，并制作原子干涉仪。我们考虑一个由原子和单个纳米颗粒组成的腔系统，其中纳米颗粒被外部激光脉冲照射。原子和腔镜不受激光照射，纳米粒子作为脉冲光源激发腔模，腔模非共振激发原子内态，产生原子外运动的弱KD散射。我们使用两次散射来分裂原子的路径，然后使用两个经典激光脉冲来重新组合分离的路径，以产生Ramsey-Bordé原子干涉仪。这种原子干涉仪与纳米粒子的质心运动纠缠在一起，由于腔模激发与纳米粒子相对于该光模的波腹或波节的位置有关，因此可以用来探测运动纳米粒子的微小非经典性。
2021-11-29 quant-ph
Gravitational Redshift Tests with Atomic Clocks and Atom Interferometers
原子干涉实验可以通过原子的内能分裂来探测引力红移，从而直接检验不同时空点上物质能量与引力耦合的普适性。通过包括可能违反的等效原理在一个完全量子化的治疗的所有自由度，我们的特点是如何产生的引力红移违规的灵敏度在原子钟和原子干涉仪，以及其潜在的局限性。具体而言，我们表明：（一）对俘获势的贡献超过了线性序，导致俘获原子钟具有这样的灵敏度。（二）虽然布拉格型干涉仪，即使是叠加的内部状态，与状态无关，线性相互作用势是在第一次不敏感的引力红移测试，修改后的配置，例如通过重新启动原子，可以模仿这样的测试测试在某些条件下。（三）制导原子干涉仪可与原子钟相媲美。（iv.）内部跃迁导致依赖于状态的相互作用势，通过这种相互作用势，光脉冲原子干涉仪可以变得对引力红移破坏敏感。
2021-11-17 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Sensitivity bounds of a spatial Bloch-oscillations Atom Interferometer
本文研究了由现场原子密度测量估计外力的布洛赫振荡原子干涉仪灵敏度的极限。对于晶格位置之间的能量差小于隧穿能量的外力，原子波函数传播到许多晶格位置，增加了晶格占据模式之间的间隔，自然增强了干涉仪的灵敏度。为了研究该方案的适用性，我们估计的影响不受控制的波动的隧道能量和原子检测的有限分辨率。我们的分析表明，一个水平的晶格结合弱外力允许高灵敏度。因此，这种设置是一个有前途的解决方案，紧凑的设备或高空间分辨率的测量。
2020-09-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
An atomic Fabry-Perot interferometer-based acceleration sensor for microgravity environments
本研究提出将脉冲非相互作用BEC源的原子FPI用作天基加速度传感器，推导其均匀加速度下透射率的解析近似并计算灵敏度，发现理想条件下小长度原子FPI灵敏度优于MZ干涉仪，且未来窄动量源可使其成为替代方案。
2024-11-13 physics.atom-ph quant-ph
Atomic Interferometer with Amplitude Gratings of Light and its Applications to Atom Based Tests of the Equivalence Principle
我们研制了一种基于原子从有效吸收光栅衍射的物质波干涉仪。在原子喷泉中的冷铷原子装置中，用干涉仪进行了原子基础上等效原理的检验。比较了两种同位素85 Rb和87 Rb的引力加速度，得出差值Dg/g =（1.2 +-1.7 x10 ^{-7}）。我们还对处于两种不同超精细态的原子进行了微分自由降落测量，得到了Dg/g =（0.4 +-1.2 x10 ^{-7}.
2005-02-07 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
A continuous, sub-Doppler-cooled atomic beam interferometer for inertial sensing
我们提出了第一个演示的惯性敏感的原子干涉仪的基础上连续的，而不是脉冲，原子束在亚多普勒温度在三维空间。我们证明了30\%的条纹对比度在连续的，惯性敏感的干涉条纹在询问时间$T=6.7~\mathrm{ms}$和短期相位测量噪声的$530~\mathrm{μrad /\sqrt{Hz}}$从干涉测量推断。通过冷铷源将原子输送到干涉仪，该冷铷源在三维中在温度$\leq15~\mathrmμ K$下产生高通量的原子，同时减少原子下游路径中的近共振荧光。我们描述了优化的询问拉曼光束，以实现高对比度，并通过与商业加速度计的测量比较，验证干涉仪的操作。我们还实现了原子干涉仪相位的零死区相位剪切读出，测量速率可达160 Hz。该演示为未来的陀螺仪/加速度计传感器奠定了基础，这些传感器可在动态平台上连续测量，具有高带宽和高灵敏度。
2021-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Closed-Loop Dual-Atom-Interferometer Inertial Sensor with Continuous Cold Atomic Beams
本研究提出采用连续冷原子束的闭环双原子干涉仪惯性传感器，通过双路信号和差解耦加速度与转速，灵敏度较单干涉仪提升约1.86倍，实现了高稳定性的短 interrogation 时间惯性测量，为高数据率现场应用的原子惯性测量单元奠定基础。
2024-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Atom Interferometers
原子分子物质波的干涉是原子物理学和量子光学的一个丰富分支。它开始于原子从晶体表面的衍射和分离振荡场技术用于原子钟。原子干涉测量学作为一门强大的技术，在现代科学中有着广泛的应用，目前已经发展成熟。在这篇综述中，我们首先描述了相干原子光学的基本工具，包括纳米结构和激光衍射，三光栅干涉仪，和双井原子芯片。然后，我们回顾了原子干涉仪的应用所带来的广泛领域的科学进步。这些被分为三类：（1）基础量子科学，（2）精密计量学和（3）原子和分子物理学。虽然一些实验与玻色-爱因斯坦凝聚体包括在内，审查的重点是线性物质波光学，即现象，每个单一的原子干扰本身。
2007-12-21 quant-ph
Preparing and probing atomic number states with an atom interferometer
本文描述了双阱光晶格中原子的数压缩态和泊松态的受控加载和测量。这些状态被输入到原子干涉仪，该干涉仪通过将单个晶格位置对称地分裂成双阱来实现，从而允许单个位置中的原子独立地演化。然后这两条路径发生干涉，产生物质波双缝衍射图案。利用双缝衍射图样的时间演化来测量输入态的统计特性。我们的双阱晶格的灵活性提供了一种检测空晶格位置的存在的手段，这是确定莫特态纯度的一个重要且迄今为止尚未测量的因素。
2007-08-02 quant-ph
Lithium atom interferometer using laser diffraction : description and experiments
我们已经建立和操作的马赫-曾德尔型原子干涉仪。原子波是在氩气中接种的锂的超声束，并且用于原子波的反射镜和分束器基于在671 nm处的激光驻波上的弹性布拉格衍射。我们在这里给我们的实验装置和用于调整其组件的程序的详细描述。然后，我们提出了实验信号，表现出原子干涉效应具有非常高的可见性，高达84.5%。我们描述了一系列的实验测试的灵敏度条纹的可见性的主要对准缺陷和磁场梯度。
2005-04-08 quant-ph
Large-Angle, Single-Order, One and Two-Dimensional Atomic Interferometry for Creation of Nanostructures
我们已经表明，通过显式分析以及数值模拟的设计，两个大角度的干涉仪采用双光子脉冲。第一种是利用暗态绝热跟踪技术产生大分束角原子干涉仪，该干涉仪能产生间距小至2nm的一维光栅。与其他大角度干涉仪不同，该技术对光脉冲面积误差和激发态衰减引起的退相干不敏感。这可能导致原子陀螺仪等设备的灵敏度提高近两个数量级，这些设备已经与最好的激光陀螺仪一样好。第二个干涉仪使用拉曼脉冲技术来产生二维干涉仪，在每个方向上独立选择光栅间距，每个都小到2 nm。这种方案可以使人们能够产生均匀的量子点阵列，其每一侧的尺寸仅为几nm。此外，可以将该过程推广到产生具有相同类型分辨率的任意图案。
2000-07-26 quant-ph
Configurations of a new atomic interferometer for gravitational wave detection
最近，有人建议使用原子干涉仪来探测引力波。为了改善散粒噪声和激光频率噪声的影响，提出了一种新的附加激光脉冲实现大动量转移的方法。在本文中，我们使用灵敏度函数来分析所有可能的配置的新的AI和区分多少动量转移在一个特定的配置。通过对新结构的分析，我们进一步探讨了引力波的探测方案，特别是对激光频率噪声的改善。我们发现，这种方案的改善是明确的，但新奇的是，在某些情况下，频率噪声可以完全消除，通过使用适当的数据处理方法。
2013-12-30 gr-qc quant-ph
Demonstration of a Tunable-Bandwidth White Light Interferometer using Anomalous Dispersion in Atomic Vapor
最近，已经提出了使用腔内介质中的负色散来设计白光腔，以使腔在大的频率范围内谐振并且仍然保持高的腔积累。本文提出了这种效果的演示在自由空间腔。腔内介质的负色散是由原子蒸气池中的双频拉曼增益引起的。已经观察到在大于20 MHz的带宽上的显著宽的腔响应。考虑到残余吸收的影响，实验结果与理论模型吻合较好。该设备的一个关键应用是提高下一代引力波探测器的灵敏度带宽产品，该探测器使用所谓的信号回收镜。
2007-06-11 quant-ph
Non-classical behavior of atoms in an interferometer
研究了双缝干涉仪中原子的非经典行为。Kurtsiefer、Pfau和Mlynek [Nature 386，150（1997）]报道了亚稳态氦的这种行为的指示，显示了从测量的衍射数据重建的维格纳函数的独特负值。我们解释这种非经典行为的方法是基于德布罗意-玻姆-维吉耶-塞勒里对波粒二象性的理解和对原子波函数的相容统计解释。结果表明，原子运动是非经典的，因为它不服从经典力学定律。然而，没有证据表明这种原子行为违反了概率相加的经典概率定律。
2001-05-25 quant-ph
Optical qubit generation via atomic postselection in a Ramsey interferometer
我们提出了一个可实现的实验方案，利用典型的腔QED装置制备真空态和单光子态的叠加态。这与以前的方案不同，在以前的方案中，场的叠加态是由原子与场的共振相互作用产生的，并且腔最初是空的。这里，我们只考虑色散原子与光场的相互作用，腔场的初态是相干的。然后，我们通过原子后选择来确定制备所需态的参数。在我们的分析中，我们还考虑了腔损耗和检测缺陷的影响，因此在真实的法布里-珀罗超导腔中制备光学量子比特是稳健的。此外，我们还证明了该方案可用于制备其他光子数Fock态叠加。总之，我们的任务是在实验范围内以高保真度和后选择概率实现的
2018-07-24 quant-ph
Theoretical Proposal of a Digital Closed-Loop Thermal Atomic-Beam Interferometer for High-Bandwidth, Wide-Dynamic-Range, and Simultaneous Absolute Acceleration-Rotation Sensing
Institute of Integrated Research, Institute of Science Tokyo（综合研究学院，东京科学大学）；Product Development Center, Japan Aviation Electronics Industry, Ltd.（日本航空电子工业有限公司产品开发中心）；Department of Physics, Institute of Science Tokyo（物理学系，东京科学大学）
该研究提出一种数字闭环热原子束干涉仪，用于高带宽、宽动态范围的绝对加速度和旋转同时测量，展现出优于现有惯性导航系统传感器的性能。
2026-01-23 physics.atom-ph quant-ph
Manipulation of quantum states in memory cell: controllable Mach-Zehnder interferometer
在这篇文章中，我们考虑了操纵量子信号的可能性，确保使用三脚架型原子存储单元。我们表明，根据在写入和读取的驱动字段的配置，这样的单元允许存储和转换的信号。可以在输入处通过两个连续脉冲的马赫-曾德尔干涉仪模式下提供存储器单元的操作。我们提出了一个部分信号读出的过程，提供检索光和原子系综之间的纠缠。因此，我们已经表明，三脚架原子细胞是一个有前途的候选人，实现量子逻辑操作，包括两个量子比特的，可以执行的基础上只有一个细胞。
2016-12-03 quant-ph
Continuously Guided Atomic Interferometry Using a Single-Zone Optical Excitation: Theoretical Analysis
在原子干涉仪中，由于旋转而产生的相移与原子分裂分量所包围的面积成正比。然而，对于Shahriar等人最近证明的原子干涉仪，其中原子简单地通过由一对双色反向传播光束组成的单区光束。在通过过程中，处于两种不同内部状态的原子波包不断地相互耦合。这两种内部状态在光束的引导下描绘出一条复杂的轨迹，每个波包的振幅和扩展都在不断变化。然而，在单区激发结束时，存在干涉条纹振幅，其可以达到接近于1的可见度。对于这种情况，不清楚如何定义干涉仪的面积，因此不清楚这种干涉仪的旋转灵敏度是多少。在本文中，我们分析这种干涉仪，以确定其旋转灵敏度，从而确定其有效面积。在许多方面，连续干涉仪（CI）可以被认为是Borde-Chu干涉仪（BCI）的限制版本。我们确定了一个品质因数，可以用来比较这些干涉仪的性能。在实际感兴趣的条件下，我们表明，旋转灵敏度的CI可以媲美的BCI。CI的相对简单性（例如，消除了三个区域的精确角度对准的任务），然后使其成为用于旋转感测的实际原子干涉测量的潜在更好的候选者。
2003-09-19 physics.atom-ph quant-ph
An atomic Fabry-Perot interferometer using a pulsed interacting Bose-Einstein condensate
数值模拟了脉冲相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）源通过双高斯势垒时的原子法布里-珀罗共振。这些共振是可观察的实验上可行的参数选择，我们确定使用先前开发的分析模型的平面物质波入射在一个双矩形屏障系统。通过模拟一维Gross-Pitaevskii方程，研究了原子数、散射长度和BEC动量宽度对共振透射峰的影响。对于具有当前实验上可实现的$0.02 \hbar k_0$ [ $k_0 = 2π/(780~\text{nm})$ ]动量宽度的$^{85}$ Rb原子源，我们表明，可以使用a）$10^5$原子的非相互作用BEC，b）$10^5$原子的相互作用BEC与$s$ -波散射长度$a_s=\pm 0.1a_0$ [ $a_0$是玻尔半径]，和c）$10^3$原子与$a_s=\pm 1.0a_0$的BEC相互作用。我们的理论研究影响任何未来的实验实现的原子法布里-珀罗干涉仪与超冷原子源。
2020-09-15 physics.atom-ph quant-ph
Multi-loop atomic Sagnac interferometry
光和物质波干涉仪对旋转的灵敏度是基于Sagnac效应，并且随着干涉仪所包围的区域而增加。在光的情况下，后者可以通过形成多个光纤环来放大，而物质波干涉仪的等效物仍然是一个实验挑战。我们提出了一种多环原子干涉仪的概念，其具有由光脉冲形成的可扩展区域。我们的方法将提供高达$2\cdot10^{-11}$ rad/s的灵敏度在1秒结合相应的长期稳定性所需的地球自转监测。
2021-02-01 physics.atom-ph quant-ph
Interacting atomic interferometry for rotation sensing approaching the Heisenberg Limit
原子干涉仪可以精确地测量非惯性系的性质。虽然原子相互作用通常不利于良好的传感，但利用纠缠来提高灵敏度的努力仍然诱人。在这里，我们探讨的作用，在原子陀螺仪和SQUID之间的类比，最近的实验实现环形陷阱的超冷原子的动机。我们探讨了这些环系统的一维极限与一个移动的弱障碍，如由蓝色失谐激光束提供。在这种限制下，我们采用Luttinger液体理论，并找到一个类似的超导相位滑移量子比特，其中与持续电流相关的拓扑电荷可以叠加。特别是，我们发现，在这样的系统中，强相互作用的原子可以用于精确的旋转传感。我们比较这种新的传感器的性能，一个等效的非相互作用的原子干涉仪，并发现提高灵敏度和带宽超出原子散粒噪声的限制。
2016-01-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Atom-light hybrid interferometer for atomic sensing with quantum memory
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；International Shenzhen Quantum Academy（深圳量子研究院）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；University of Crete（克里特大学）；Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), FORTH（FORTH电子结构与激光研究所）
本文提出了一种利用量子记忆的原子-光子混合干涉仪，通过异步混频技术提升原子传感灵敏度，并展示其在分布式量子网络中的应用潜力。
2026-09-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Ultrasensitive Atomic Spin Measurements with a Nonlinear Interferometer
我们研究了非线性干涉测量原子自旋，并证明了灵敏度，不能通过任何线性光学测量相同的实验资源。我们使用非线性光学技术，从光学磁学取向转换，进行非破坏性测量的自旋排列的冷$^{87}$ Rb原子系综。我们观察到国家的最先进的自旋灵敏度在一个单程测量，在良好的协议与协方差矩阵理论。以测量引起的自旋压缩程度作为一个品质因数，我们发现，非线性技术的实验性能超过任何线性光学测量在同一系统的理论性能，包括探针强度和调谐的优化。结果证实了非线性计量学的中心预测，即卓越的缩放可以导致卓越的绝对灵敏度。
2014-05-20 physics.atom-ph quant-ph
Effects of losses in the hybrid atom-light interferometer
增强拉曼散射可以通过注入与初始制备的集体原子激发相关的种子光场来获得。这种喇曼放大过程可用于实现原子-光混合干涉仪。用零差检测法和强度检测法对该干涉仪的相位灵敏度和信噪比进行了数值计算，并给出了两种方法的差别。当存在光场损失和原子退相干时，测量精度会降低，这可以用输出模间去相关条件的破坏来解释
2016-03-11 quant-ph
Non-local double-path Casimir phase in atom interferometers
本文提出了一种原子干涉仪的量子开放系统理论，它是在一个由理想导体束缚的量子化电磁场中演化的。我们的处理揭示了物质波传播的一个前所未有的功能，即非本地双路相位相干的外观。这种非局域相位是由量子化电磁场和内部原子自由度的粗粒化引起的，产生了在相关量子偶极子和场涨落存在下运动的原子波的非哈密顿演化。我们开发了这个阶段的图解解释，并估计它的现实实验参数。
2013-04-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
An entanglement-enhanced atomic gravimeter
本研究针对原子干涉仪分辨率受量子涨落限制的问题，提出结合玻色-爱因斯坦凝聚体与δ脉冲准直的纠缠增强重力仪，实现了超越标准量子极限的灵敏度，提升了长基线扩展能力。
2025-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Optimal strategies for low-noise detection of atoms using resonant frequency modulation spectroscopy in cold atom interferometers
该研究通过含光学饱和、空间变参数及辐射压力的详细模型，理论探究冷原子干涉仪中共振频率调制光谱的最优信噪比参数区间，对比发现其在紧凑型干涉仪中优于荧光成像，但压缩原子源场景下荧光成像更优。
2024-12-10 physics.atom-ph quant-ph
Transfer of Gravitational Information through a Quantum Channel
在原子干涉仪的研究中，引力信息通过原子的内部和外部自由度的相关性被并入原子状态。因此，很难通过使用标准的隐形传态方案来传递信息。本文提出了一种利用纠缠原子态提供的量子信道传输引力信息的新方案。重要的是，量子信道的存在抑制了相位噪声，提高了原子干涉仪的灵敏度。因此，我们的建议提供了新的读出机制的干涉仪具有改善的信噪比。
2013-08-21 gr-qc quant-ph
Atomtronic multi-terminal Aharonov-Bohm interferometer
本文提出并实验验证一种三端环形原子电子学 Aharonov-Bohm 干涉仪，利用合成磁通量实现原子流的反射转变、非互易导向与交流调制。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Entanglement interferometry for precision measurement of atomic scattering properties
我们报道了用俘获的~（87）Rb原子对实现的两粒子物质波干涉仪。每对原子被限制在光晶格势的单个位置。该干涉仪的实现是通过首先产生两个原子的相干自旋混合，然后通过费什巴赫共振调节态间散射长度。态间散射长度的选择性变化导致了两粒子态的纠缠动力学，这种纠缠动力学可以在拉姆齐干涉实验中检测到。这种纠缠动力学被用于原子相互作用参数的精确测量。此外，干涉仪允许以非破坏性的方式分离具有一个或两个原子的晶格位置。
2003-10-30 cond-mat.soft physics.atom-ph quant-ph
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。
2003-12-23 quant-ph
Spin squeezing of atomic ensembles by multi-colour quantum non-demolition measurements
我们分析了自旋压缩原子系综的产生与几个光学频率的同时色散相互作用。光学参数的明智选择使得能够优化干涉检测方案，该干涉检测方案抑制不均匀的光偏移并且保持干涉仪在最小化技术噪声的平衡模式下操作。我们发现，当原子与调谐到循环跃迁的双频光相互作用时，$ξ^2$的自旋压缩程度为$ξ^2\sim 1/d$，其中$d$是系综的共振光学深度。在真正的碱金属原子有损失的通道和缩放可能更接近$ξ^2\sim 1/\sqrt d.$然而，使用两个频率提供了一个显着的改善程度的压缩可达到的，我们通过定量分析的非共振探测Cs D1线。分析了两种替代配置：使用空间干涉的马赫-曾德尔干涉仪，以及与不需要空间干涉仪的多频调幅光的相互作用。
2009-05-14 quant-ph
Wigner representation enables the exact derivation of the atom interferometer phase, unlike the path integral approach
针对非惯性参考系中原子干涉仪相位推导问题，本文利用维格纳表示下的原子密度矩阵方程得到精确表达式（含多种力项），并在小旋转角和短探测时间极限下推导出归因于平台运动的三个新项。
2025-11-17 physics.atom-ph quant-ph
Dichroic mirror pulses for optimized higher-order atomic Bragg diffraction
本文提出并实验实现了用于原子干涉测量的二向色镜脉冲，通过选择性反射共振路径并透射寄生路径来抑制噪声，并验证了其在高阶布拉格衍射和初始动量展宽下的可扩展性与鲁棒性。
2025-02-05 quant-ph
A Quantum Scattering Interferometer
两个超冷原子的碰撞导致两种结果的量子力学叠加：每个原子继续没有散射，每个原子散射作为具有s波相移的球形出射波。s波相移的大小非常敏感地取决于原子之间的相互作用。量子散射和潜在的相移在当代原子物理学的许多领域都是至关重要的，包括玻色-爱因斯坦凝聚体、简并费米气体、原子钟的频移和磁调谐费什巴赫共振。量子散射相移的精确测量直到现在还不可能，因为在散射实验中，散射原子的数量取决于s波相移以及原子密度，这是无法精确测量的。在这里，我们展示了一种全新的散射实验，干涉检测单个原子的量子散射相移。通过仅使用每个原子的散射部分执行原子钟测量，我们以密度无关的方式直接且精确地测量两个时钟状态的s波相移的差。我们的方法将对超冷原子-原子相互作用给出最直接和精确的测量，并将严格限制基本常数的时间变化。
2007-03-02 quant-ph
Toward a test of angular momentum coherence in a twin-atom interferometer
我们提出了一个非常适合于定量研究分子碎片的角动量相干性的方案。假设解离分子的总角动量为零，我们研究了相应原子碎片在装置中的传播。我们表明，设想的干涉仪，使人们能够明确区分自旋相干的自旋非相干解离，以及估计与碎片的角动量密度矩阵的纯度。这种装置可以看作是双光子干涉仪的原子模拟，可以用来研究分子解离过程的适用性-例如亚稳态氢原子H（$2^2 S$）-H（$2^2 S$）解离-用于相干双原子光学。
2015-06-24 physics.optics quant-ph
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。
2014-12-01 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Unified laboratory-frame analysis of atomic gravitational-wave sensors
本研究分析了原子钟和原子干涉仪在重力波下的响应机制，提出通过复合探测协议提升其灵敏度。
2025-12-17 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Photon cooling by dispersive atom-field coupling with atomic postselection
我们建议，在一个拉姆齐干涉仪，冷却腔场到其基态，从一个热分布的色散原子场耦合原子后选择。我们还分析了腔损耗和原子损耗的影响。该实验可以用逼真的参数实现。
2019-04-16 quant-ph
Atomic clock interferometry using optical tweezers
本文提出利用光镊实现时钟干涉测量，通过绝热分裂与修正 Ramsey 序列获得对引力时间膨胀的线性灵敏度，并证明该方案在当前技术下可行，可用于检验引力红移对量子相干性的影响。
2024-08-23 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.atom-ph
Precision atomic gravimeter based on Bragg diffraction
提出了一种基于自由落体冷原子相干布拉格衍射的精密重力仪。传统上，原子重力仪通过驱动两个内部原子状态之间的跃迁，使用受激拉曼跃迁来分离动量空间中的云。布拉格干涉仪仅利用单个内部状态，因此不易受环境扰动的影响。在这里，我们表明，从磁光阱中提取的原子使用加速光晶格是一个合适的源布拉格原子干涉仪，允许有效的分束和随后的分离的动量状态的检测。尽管原子衍射固有的多状态的性质，我们能够建立一个马赫-曾德尔干涉仪使用布拉格散射，实现了灵敏度的重力加速度的$Δg/g = 2.7\times10^{-9}$与1000秒的积分时间。该装置还可以通过对光脉冲序列的简单修改而转换为重力梯度仪。
2012-07-06 physics.atom-ph quant-ph
Enhancing Sensitivity of an Atom Interferometer to the Heisenberg Limit using Increased Quantum Noise
在采用$N$原子的常规原子干涉仪中，相位灵敏度处于标准量子极限：$1/\sqrt{N}$。使用自旋压缩，可以通过降低量子噪声或经由相位放大或其组合来增加灵敏度。在这里，我们展示了如何增加灵敏度，海森堡极限的$1/N$，而增加量子噪声的$\sqrt{N}$，从而抑制由相同的因素的影响，过量的噪音。该协议使用薛定谔猫态表示$N$原子的两个集体态的叠加，表现为康普顿频率增加$N$倍的单个实体。所得到的$N$倍的相位放大揭示了通过使用原子状态检测，而不是集体状态检测。我们还展示了如何实现这样的薛定谔猫态的基础上的原子钟，与$N$倍的有效跃迁频率增加。我们讨论了实施这一计划的潜在的实验约束，使用单轴扭曲压缩采用腔反馈方案，并表明腔衰减和自发发射的影响被高度抑制。我们发现，灵敏度的最大改善可以接近理想极限，多达一千万个原子。
2020-05-08 quant-ph
Effects of Non-idealities and Quantization of the Center of Mass Motion on Symmetric and Asymmetric Collective States in a Collective State Atomic Interferometer
研究了$N$非相互作用全同原子系综在激光激发下的行为。通常，第$i$个原子经历拉比频率$Ω_i$、初始位置相关的激光相位$ϕ_i$和运动诱导的多普勒频移$δ_i$。当每个原子的$Ω_i$或$δ_i$不同时，系统演化为$2^N$相互耦合态的叠加，其中有$N+1$对称和$(2^N-(N+1))$非对称集体态.对于我们最近提出的集体态原子干涉仪（COSAIN），重要的是要了解所有集体态在各种条件下的行为。在本文中，我们展示了如何制定这些国家的各种非理想的属性，并使用此配方来理解其动力学。我们还考虑了量子力学处理原子的质心自由度对集体态描述的影响，说明当每个原子被假设为局域波包时，确实有可能构造出一个广义的集体态，正如COSAIN所需要的那样。本文的分析对于理解COSAIN的动力学性质是很重要的，并将有助于推进在实际不可避免的非理想性以及原子质心运动量子化的情况下自旋压缩的分析和优化。
2015-02-24 physics.atom-ph quant-ph
Testing the Gravitational Redshift with Atomic Gravimeters?
原子干涉仪可以测量自由下落的原子相对于静止在地球表面的实验平台的加速度。这种实验被用来通过比较原子的加速度与经典的自由落体的加速度来测试自由降落的普遍性。在最近的一篇论文中，Müller，Peters和Chu [Nature { \bf 463}，926-929（2010）]认为原子干涉仪也提供了一个非常精确的引力红移测试（或时钟频率的普遍性）。考虑到原子是一个时钟，工作在与静止质量相关的康普顿频率上，他们声称干涉仪测量了在不同引力势值下干涉仪两条路径上原子钟之间的引力红移。本文在广义相对论和其他不同理论的框架内分析了这一主张，并得出结论，认为用原子干涉仪测试康普顿频率下的引力红移是不合理的。目前的工作是我们广泛的论文[沃尔夫等人，arXiv：1012.1194，类。定量重力28，145017，（2011）]，读者可参考该文献了解更多细节。
2011-06-17 gr-qc quant-ph
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。
2015-04-21 physics.atom-ph quant-ph
Quantum motion effects in an ultracold-atom Mach-Zehnder interferometer
我们研究了超冷二能级原子穿过$π/2 $ - $π$-$π/2$组态的Mach-Zehnder干涉仪中的量子运动效应。单色，入射原子波的传输振幅的递归关系，考虑到所有可能的路径：直接的通常被认为是在简单的半经典处理，但包括量子运动校正，并在其中的原子被反复反射的领域的路径，得到明确和精确的表达式。
2008-04-30 quant-ph
Quasi-continuous variable quantum computation with collective spins in multi-path interferometers
被困在光学谐振器内的大原子样本的集体自旋可以携带量子信息，这些信息可以以类似于连续变量量子计算的方式进行处理。它示出在这里，通过结合在多路干涉仪的谐振腔可以实现不同的样品之间的耦合，多项式哈密顿可以构造由原子与光的色散相互作用引起的重复的自旋旋转和扭曲。可以预期在量子系统的有效模拟中的应用。
2017-08-11 quant-ph
