Three-level rate equations in cold, disordered Rydberg gases
利用单原子双光子里德伯激发的速率方程，研究了超冷原子在无序气体中激发里德伯原子结构的形成.我们已经探讨了这些速率方程的有效性范围，并定义了一个简单的措施来确定，我们的模型是否适用于一组给定的激光参数。我们已经应用这些速率方程的超冷气体的蒙特卡罗模拟，不同的激光束剖面，并比较这些模拟实验观察，并找到一个普遍的协议。
2020-01-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Nonlocal Nonlinear Optics in cold Rydberg Gases
我们提出了一个强相互作用里德堡气体的非线性光学响应的电磁感应透明的条件下的分析理论。导出了三阶光学极化率的简单公式，并与最近的实验结果非常吻合。所得到的表达式揭示了强烈的非线性，这另外是高度非局部字符。这个属性与巨大的强度的里德伯诱导的非线性被证明产生一个独特的实验室平台的非线性波现象，如自散焦介质中的脉冲逮捕调制不稳定性。
2011-06-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Giant cross section for molecular ion formation in ultracold Rydberg gases
研究了超冷里德伯气体中一个里德伯原子和一个基态原子的缔合电离。测得的散射截面比产生的分子的几何尺寸大三个数量级。这种反应动力学的巨大增强是由于里德伯电子介导的有效的定向质量输运.我们还发现总的非弹性散射截面由里德伯电子波函数的几何尺寸给出.
2015-03-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Two-dimensional spectroscopy of Rydberg gases
二维（2D）光谱学使用多个电磁脉冲来推断复杂系统的性质。一类典型的目标系统是分子聚集体，人们可以从中获得本征态，各种类型的静态和动态无序和弛豫过程的信息。然而，二维光谱可能很难解释没有精确的知识，信号分量如何涉及微观哈密顿参数和系统浴相互作用。在这里，我们表明，二维光谱可以在微波域映射到高度可控的里德伯量子模拟器。通过将二维光谱移植到里德伯原子上，我们首先在参数和相互作用已知的情况下，打开了实验量子模拟的可能性。其次，该技术可以提供额外的处理实验访问系统状态之间的相干性和区分不同类型的退相干机制在里德伯气体的能力。我们调查的要求，一个特定的实施利用多个相位相干微波脉冲和相位循环技术，以隔离信号成分。
2020-12-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Dynamically Probing Ultracold Lattice Gases via Rydberg Molecules
我们表明，在三维光晶格中的长程里德伯分子的激发，可以作为一个位置和时间敏感的探针在系统中的占位。为此，我们检测由所形成的里德伯分子的衰变连续产生的离子。虽然超流气体显示分子形成的所有参数，莫特绝缘体与$n=1$填充揭示了一个强大的抑制形成的分子的数量。在弱探测条件下，该技术可用于实时探测超流到Mott-绝缘体的相变。我们的方法可以扩展到更高的填充，并有各种应用程序的实时诊断和操纵的超冷晶格气体。
2015-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Roton-Induced Trapping in Strongly Correlated Rydberg Gases
激发到高位里德堡态的原子在强偶极-偶极相互作用下表现出与高度关联和复杂系统相关的现象。我们进行第一性原理数值模拟这样的系统的动力学。如强相关气体中所预期的那样，并由费曼液氦理论准确描述的，在激发光谱中出现的旋子最小值显着抑制粒子输运，由于新兴的空间秩序，扩散系数受到强烈抑制。我们还演示了如何能够在时间上调整里德伯原子之间的相互作用强度，可以用来克服无序诱导加热的影响，使前所未有的高度耦合制度的研究。
2018-12-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Microwave-coupled optical bistability in driven and interacting Rydberg gases
本文提出利用微波耦合里德伯气体实现光学双稳态，结合电磁感应透明构造可调非平衡动力学系统，并展示其在微波场测量中的潜在应用。
2025-02-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Rydberg dressed spin-1/2 Fermi gases in one dimension
从理论上研究了一维光晶格中里德伯缀饰原子强关联自旋1/2费米气体的出射相位。在弱耦合玻色化描述被用来证明驱动不同的Luttinger液体之间的交替量子相变的能力。在强耦合的基态发展的非平凡的相分离表现出Luttinger液体“水坑”分开的磁畴墙由于无公度填充和里德伯芯长度尺度的相互作用。这些相可以在由$^6$ Li制成的里德伯原子的超冷气体中检测到。
2022-09-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Detrimental adsorbate fields in experiments with cold Rydberg gases near surfaces
我们观察到原子云在铜表面反复沉积时，靠近铜表面的铷原子的里德堡能级发生移动，并利用电磁感应透明技术测量了主量子数n在31 ~ 48之间的铷原子到S和D里德堡态的跃迁频率。光谱测量表明，随着原子的沉积，朝向表面的电场强烈增加。从一个干净的表面，我们测量的静电场的演变范围之间的30和300 \mum从表面。我们发现，在沉积了几百个原子云（每个原子云包含约10^6个原子）之后，吸附物的电场在距离表面30 \mum处达到1 V/cm。这种静电场的演化严重限制了原子芯片上里德伯原子的腔QED实验。
2012-08-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Delocalization in two and three-dimensional Rydberg gases
正如最近在参考文献1中所表明的，具有共振偶极-偶极相互作用的随机里德堡气体的许多本征态是高度离域的。虽然高度的离域是通用的各种类型的幂律相互作用和二维和三维系统，在其详细的方面的相干性分布是敏感的这些参数和不同的系统之间的显着变化。我们计算了二维和三维气体的本征态，并使用相干测量来量化它们在气体中的原子的离域。通过对比偶极-偶极相互作用与各向同性相互作用的角度依赖性，我们获得了有关随机相互作用系统的一般物理原理的额外信息。我们还调查了态密度和微波吸收光谱，以获得有关这些离域状态发挥作用的测量类型的信息，并检查这些离域本征态对各种类型的扰动是鲁棒的。
2020-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
The transition from Bose-Einstein condensate to supersolid states in Rydberg-dressed gases beyond Bogoliubov approximation
本文研究了考虑有限程相互作用的里德伯缀饰原子的玻色-爱因斯坦凝聚。我们使用基于平均场方法的Hartree-Fock-Bogoliubov近似。此外，在这个近似修改的两体相互作用的有限范围的字符，我们将获得里德伯打扮玻色气体的热力学量的解析表达式。BEC准粒子谱的虚部信号的旋转模的不稳定性相对于超固态的形成。我们的理论预言了三维里德伯缀饰玻色子从BEC到超固相的二阶量子相变。
2022-09-30 cond-mat.quant-gas
Strongly correlated gases of Rydberg-dressed atoms: quantum and classical dynamics
我们讨论了在基态碱原子气体中产生长程相互作用的技术，通过弱混合激发里德堡态与激光。这提供了一种工具，工程师强相关的相位与减少退相干从非弹性碰撞和自发发射。作为一个例子，我们讨论了与实验相关的，具有偶极-偶极相互作用的缀饰原子在谐振势中的量子相位。我们发现，剩余的自发发射从里德伯态作为一种加热机制，导致量子经典交叉。
2010-01-04 cond-mat.quant-gas
Sub-Poissonian Statistics of Jamming Limits in Ultracold Rydberg Gases
最近的几个实验通过测量Mandel Q参数确定了超冷气体中的里德堡激发数呈现亚泊松统计。这种效应归因于由于高激发原子之间的强原子间相互作用而发生的里德伯阻断。由于这种阻塞效应，系统可能最终处于所有粒子都被激发或被阻塞的状态：干扰极限。我们分析适当构建的随机图模型，捕捉封锁效果，并推导出公式的平均值和方差的干扰限制的里德堡激励的数量。这产生了一个明确的曼德尔Q参数和封锁效应之间的关系，和测量数据的比较表明，理论和实验之间的强一致性。
2015-04-10 cond-mat.quant-gas math.PR quant-ph
Decay-dephasing-induced steady states in bosonic Rydberg-excited quantum gases in an optical lattice
通过模拟从非耗散平衡态的初始制备开始的动力学演化过程，研究了在非幺正过程存在下，玻色里德伯激发的量子晶格气体中实现超固态量子相的可能性.在Gutzwiller理论中，我们首先分析了二维光晶格中玻色里德伯激发的量子气体在原子跃迁率和拉比失谐变化时的多体基态。此外，我们使用Lindblad-master方程进行不同超固相的时间演化。通过引入两个不同的非幺正过程，即从里德堡态到基态的自发衰变和所处理的里德堡态的退相，我们研究了非幺正过程对这些量子相位的影响，并观察到存在衰变和退相的长寿命态.我们发现，长寿命的超固体量子相是可观察到的范围内的现实衰变和退相率，而高速率导致任何初始配置均匀迅速，防止可能的超固体形成。
2019-02-11 cond-mat.quant-gas
Depletion Imaging of Rydberg atoms in cold atomic gases
本研究提出耗尽成像技术，结合超原子描述与蒙特卡罗采样，实现超冷里德伯原子气体的二维分布观测与三维分布推断，为里德伯自旋系统多体动力学的量子模拟提供基础。
2020-07-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Three-dimensional Isotropic Droplets in Rydberg-dressed Bose Gases
本文提出在Rydberg缀饰玻色气体中利用接触排斥、范德华吸引及Lee-Huang-Yang量子修正形成稳定三维各向同性液滴，并通过相图、实时演化和碰撞验证其稳定性。
2023-06-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Fractional quantum Hall physics with ultracold Rydberg gases in artificial gauge fields
本文研究了分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，简称FWHH）体系中人工规范场作用下的超冷里德伯缀饰玻色气体。里德伯相互作用的特性在最低朗道能级（LLL）上产生了不同于标准的量子化学物理的有趣的多体基态。非本地的，但迅速减少的相互作用势有利于结晶基态非常稀的系统。虽然简单的维格纳晶体在能量上比填充分数$ν<1/12$的Laughlin液体更有利，但对于与简单维格纳晶体具有大的能隙的$ν\leq 1/6$，已经出现了复合颗粒的相关晶体。一个新的长度尺度的存在下，里德伯阻塞半径$a_B$，引起气泡结晶相的$ν\lesssim 1/4$时，平均粒子距离变得小于$a_B$，它描述了饱和，几乎恒定的相互作用势的区域。对于较大的填充物，发现了强烈相关的簇液体的迹象。
2013-04-09 cond-mat.quant-gas
Quantum non-equilibrium dynamics of Rydberg gases in the presence of dephasing noise of different strengths
在强退相噪声的存在下，由于原子能级之间的量子叠加的快速衰减，里德伯气体的动力学变得有效地经典。最近大量的注意力已经投入到随机动力学，出现在该限制，揭示了一些有趣的功能，包括动力学约束的玻璃态行为，自相似性和聚集效应。然而，这些系统的非平衡物理学，特别是在相干过程和耗散过程同等作用的情况下，还远未被理解。为了探索这一点，我们研究了一个小的一维里德堡格子气的动力学受退相噪声的量子主方程的数值积分。我们插值之间的连贯性和强烈的disphased制度，通过定义一个概括的概念的封锁长度。我们发现的迹象表明，在强耗散极限观察到的主要特征持续耗散是不够强，湮灭量子相干性在动态相关的时间尺度。这些功能包括一个依赖于时间的里德伯封锁半径的存在，和增长的密度的激发，这是兼容的幂律行为预期在经典的限制。
2016-09-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Kinetic constraints, hierarchical relaxation and onset of glassiness in strongly interacting and dissipative Rydberg gases
我们表明，在强退相的极限激光驱动的里德堡气体的动力学描述的主方程与明显的动力学约束。系统的平衡态是不相关的，但动力学中的约束导致空间相关的集体弛豫，让人想起玻璃。我们研究和量化的演变向平衡在一个和两个维度，并分析如何玻璃化的程度和弛豫时间控制的里德伯原子之间的相互作用强度。我们还发现，里德伯激发的自发衰变导致玻璃弛豫的中断，使系统处于高度相关的非平衡稳态。本文的结果原则上也适用于极性分子和具有大磁偶极矩的原子等其他系统，表明冷原子和分子系综的集体行为可以与软凝聚态系统中的行为相似。
2013-12-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft physics.atom-ph
Simulating neural network criticality and resource dynamics with Rydberg gases
RPTU University Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道分校）；State Research Center OPTIMAS（OPTIMAS州立研究中心）；Max Planck Graduate Center with Johannes Gutenberg University Mainz (MPGC)（美因茨约翰内斯·古腾堡大学马克斯·普朗克研究生院）
该研究利用超冷里德堡气体模拟神经网络临界性及资源动态，通过强调激发传播与突触连接相似性探索临界性标准，实施受控增益机制，发现临界点和活跃相的相关现象，确立其为研究神经网络相关特性的平台。
2026-07-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Two-dimensional Paired Topological Superfluids of Rydberg Fermi Gases
系统地研究了双层光晶格中自旋极化里德伯缀饰费米子原子的拓扑性质。通过调节Rydberg耦合强度和层间隧穿振幅，我们识别了二维$p$波超流体层间配对和相对规范相位调制产生的不同拓扑超流态.这些相位包括具有/不具有时间反演对称性的带隙/无隙。最有趣的状态之一是具有时间反转对称性和粒子-空穴对称性的无间隙配对拓扑超流体。这种状态等价于具有自旋-轨道耦合、面内磁场和附加粒子-空穴对称性的拓扑近藤晶格模型。实验操作的灵活性，在这样的里德伯穿着ferminoic系统，因此成为一个有前途的系统，实现有趣的拓扑超流体。
2021-12-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Three-dimensional solitons in Rydberg-Dressed cold atomic gases with spin-orbit coupling
本文通过数值计算研究了自旋轨道耦合与里德伯长程相互作用对三维半涡旋和混合模式孤子的稳定作用，并揭示了稳定范围与SOC强度、里德伯相互作用强度及软核原子半径的依赖关系。
2023-10-12 cond-mat.quant-gas physics.optics
Controlling excitation avalanches in driven Rydberg gases
最近的强相互作用驱动里德堡系综实验为冷原子系统中自组织临界性（SOC）的研究提供了一个很有前途的装置。基于这种设置，我们从理论上提出了一个控制机制的范式雪崩动力学SOC的时间依赖性驱动振幅。这提供了访问各种雪崩为主，自组织的情况下，突出包括自组织临界性，以及子和超临界动力学。我们分析了外部尺度和空间维度的动力学的依赖。它展示了驱动Rydberg系统作为探索扩展SOC现象学及其与SOC其他常见场景的关系的游乐场的潜力，例如在神经网络和图形中。
2019-05-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quasiparticle spectra of supersolid lattice gases at near-resonant Rydberg-dressing
利用里德伯态实现强相互作用格子气的主要挑战之一是雪崩损失过程的发生。由于这些与总里德伯分数成正比，通常建议的解决方案是使用远离共振激发的里德伯态。相反，我们提出了一个相关的玻色子格子气在近共振激发，其中的总里德伯分数是低的，由于强大的，相互作用驱动的有效失谐的实现。利用实空间动力学平均场论，我们证明了它在系统边界处的降低效应可以通过考虑驱动拉比激光器的定制束腰来容易地补偿。在这个几何中，我们讨论了超固体和超流态之间的交叉点的光谱特性，并给出了超固体块体的动量分辨光谱特性。后者的结果是在一个扩展的准粒子的方法，也产生了校正的平均场相变。
2020-06-29 cond-mat.quant-gas
Robust light bullets in Rydberg gases with moiré lattice
本文预测在冷里德伯气体中利用莫尔晶格势可形成三维光子弹，系统研究了基态、偶极、四极及涡旋光子弹族，并通过稳定性判据与数值模拟识别出稳定子族。
2023-09-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Optimal control of Rydberg lattice gases
我们提出了在光晶格中制备里德伯原子不同多体量子态的最优控制方案。具体而言，我们展示了如何准备高度有序的多体基态，GHZ态以及一些对称激发数Fock态的叠加，继承平移对称性的哈密顿量，在足够短的激发时间内最大限度地减少有害的退相干效应。对于GHZ状态，我们提出了一个两步的检测协议，实验验证的目标状态的最佳准备只基于标准的测量技术。考虑到现实的实验约束和缺陷，我们的优化过程，使其适用于正在进行的实验。
2017-08-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Modeling Rydberg Gases using Random Sequential Adsorption on Random Graphs
强相互作用的超冷里德堡气体的统计由两个因素的相互作用决定：由封锁效应引起的几何限制和量子力学效应。为了阐明它们在里德伯气体统计中的相对作用，本文比较了三种模型：描述里德伯气体内激发动力学的量子力学模型，随机几何图（RGG）上的随机顺序吸附（RSA）过程，以及分解随机相交图（DRIG）上的RSA过程。后一个模型是新的，是指选择一个特定的子图的混合物的两个其他随机图。与前两个模型相反，它适合于严格的数学分析;并且它是专门为具有RGG的特定结构特性而构建的。我们为它建立了一个流体限制描述的时间演化的里德伯原子的数量，并显示数值的表达仍然是准确的，在更广泛的范围内的粒子密度比早期的方法的基础上RSA过程的Erdos-Renyi随机图（ERRG）。最后，我们还提出了一个新的启发式使用随机图，给出了一个递归来描述规范化的对关联函数的里德堡气体。我们的结果表明，即使没有耗散，在长时间尺度上的统计影响最大的几何限制引起的封锁效应，而在短时间尺度上的统计影响最大的量子力学效应。
2020-10-26 cond-mat.quant-gas math.PR
Ultrafast many-body dynamics of dense Rydberg gases and ultracold plasma
Center for Optical Quantum Technologies, University of Hamburg（汉堡大学光学量子技术中心）；Institute for Quantum Physics, University of Hamburg（汉堡大学量子物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging, University of Hamburg（汉堡超快成像中心）；Institute of Experimental Physics, University of Hamburg（汉堡大学实验物理研究所）
研究通过超快激光激发超冷原子系统，探索密集的Rydberg气体与超冷等离子体的多体动力学，发现电荷不平衡是Rydberg气体衰变为等离子体的主要驱动因素。
2026-05-16 cond-mat.quant-gas
Quantum crystallography of Rydberg-dressed Bose gases on a square lattice
利用平均场Gros-Pitaevskii模型，数值研究了正方晶格上的里德伯缀饰玻色气体的量子晶体学相。对于较弱的晶格约束，随着阻挡半径的增加，基态相经历非晶、多晶和多晶现象，而当约束较强时，将形成具有特定填充因子的单晶。为了区别地表征这些相，还研究了结构函数。在这样的各向异性系统中，我们报告的第一个对角元素的超流分数张量应该是一个可测量的量，和各向异性参数可以被定义。此外，对于这样的结晶相，相互作用势可以在晶界出现的地方显现。
2016-07-21 cond-mat.quant-gas
Full counting statistics and phase diagram of a dissipative Rydberg gas
激发到强相互作用里德堡态的超冷气体是多体系统量子模拟的一个很有前途的系统。对于非共振激发这样的系统在耗散制度，高度相关的多体状态，表现出，除其他特性外，不稳定性和多模态计数分布预计将被创建。到目前为止，里德伯原子的实验都是在共振、非耗散状态下进行的。在这里，我们实现了一个耗散气体的铷里德伯原子和测量其完整的计数统计共振和非共振激发。我们发现强烈的双峰计数分布在非共振制度，是兼容的不稳定性，由于动力学阶段的共存。此外，我们测量的系统的相图，并发现最近的理论预测很好的协议。我们的研究结果铺平了道路，在里德堡气体的多体效应的详细研究。
2013-08-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Collective dissipation engineering of interacting Rydberg atoms
本研究在里德伯原子系统中实现了可调的态分辨损耗通道，揭示了相互作用驱动的奇异点偏移和构型选择性Zeno效应，并展示了其在多体链中蒸馏不需要自旋构型的潜力，为强相互作用开放量子系统的耗散工程提供了新方法。
2025-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Supersolid phases of ultracold bosons trapped in optical lattices dressed with Rydberg $p$-states
在不同的领域中，具有自发破缺对称性的工程量子相位是一个主要的研究目标。光晶格中的超冷里德伯激发原子是实现晶格平移对称性破缺量子相位的一个有前途的平台，因为它们在大于晶格常数的距离上相互作用。虽然许多理论工作被困里德伯激发的气体预测这样的阶段，特别是密度波或超固相，他们的实验观察证明是困难的，由于挑战，如散射过程和有限的实验可实现的耦合强度。这些以前的研究大多集中在各向同性相互作用的气体穿着里德堡$s$ -状态，而各向异性相互作用的影响，由于里德堡激发$p$ -状态的捕获量子气体仍然少得多的研究。此外，它表明，用于激发里德堡$p$ -态的激发方案具有优势，可实现的耦合强度和散射过程的限制相比，其$s$ -态对应物，这使得里德堡$p$ -态修饰的量子气体的研究更加有趣。在本工作中，我们研究了扩展的，两个组件的玻色-哈伯德模型，实现了一个玻色量子气体与里德堡激发$p$ -态被困在一个光晶格，在Gutzwiller平均场论。我们计算了基态相图并研究了它的不同区域。通过与各向同性情况下的相图比较，我们发现各向异性相互作用更有利于观察超固相。
2022-03-30 cond-mat.quant-gas
Glassy dynamics due to a trajectory phase transition in dissipative Rydberg gases
高激发态里德伯原子的物理学是由阻塞或排斥相互作用控制的，这种相互作用阻碍了先前激发的原子附近的原子的激发。这导致了协同效应和弛豫动力学，显示出与玻璃形成系统弛豫中观察到的相似的时空异质性。在这里，我们建立理论上存在的玻璃态动力学制度在一个开放的里德伯气体，与相共存在一阶过渡的动态大偏差函数。这种转变发生在低密度的活性阶段和非活性阶段之间，在活性阶段中，动力学过程在短时间尺度上发生，在非活性阶段中，激发的原子是密集的，动力学是高度被捕的。我们进行了数值精确的研究，并开发了一个平均场的方法，可以理解这种相变的力学。我们表明，辐射衰减-这成为实验相关的很长一段时间-移动系统远离动力学相共存。然而，动态相变持续存在，并导致观察到的动力学的强烈波动。
2018-09-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing Bardeen-Cooper-Schrieffer pairing and quasiparticle formation in ultracold gases by Rydberg atom spectroscopy
Universität Heidelberg（海德堡大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
提出利用里德伯杂质作为光谱传感器，通过功能行列式方法直接测量超流间隙，并揭示库珀对是否被破坏或完整捕获，建立了里德伯原子光谱作为强关联物质局部探针的方法。
2026-06-11 cond-mat.quant-gas
Emergence of Metallic Quantum Solid Phase in a Rydberg-Dressed Fermi Gases
我们研究了三维自由空间中排斥性里德伯修饰的费米气体可能的低温相。结果表明，集体密度激发发展一个Roton最小值，这是软化的波矢小于费米波矢时，粒子密度高于临界值。平均场计算表明，不同于绝缘的电荷密度波状态经常观察到在传统的凝聚态，自组装金属密度波状态出现在低温下。特别是，密度波态支持费米面和体心立方晶体顺序在同一时间与估计的临界温度约十分之一的非相互作用费米能量。我们的研究结果表明，一个费米量子固体的紧急情况下，应该在目前的实验装置观察。
2015-12-18 cond-mat.quant-gas
Observation of mesoscopic crystalline structures in a two-dimensional Rydberg gas
控制和调节超冷原子气体相互作用的能力为实现物质的新阶段铺平了道路。尽管到目前为止，实验已经实现了对短程相互作用的高度控制，但实现长程相互作用将开辟多体物理学的一个全新领域，并已成为研究的中心焦点。里德伯原子非常适合实现这一目标，因为它们之间的范德华力比基态原子大许多个数量级。因此，当原子转移到里德伯态时，仅仅激光激发超冷气体就可以直接导致强关联的多体态出现。一个关键的例子是量子晶体，它由集体激发的不同空间有序结构的相干叠加组成。在这里，我们报告的强关联的激光激发的二维原子莫特绝缘体使用高分辨率，原位里德伯原子成像的直接测量。观测结果表明，在准备的多体状态的高密度组件的空间有序的激发模式的出现。它们具有随机取向，但具有明确的几何形状，形成了在整个气体中离域的集体激发的介观晶体。我们的实验证明了里德堡气体实现物质奇异相的潜力，从而为长程相互作用量子磁体的量子模拟奠定了基础。
2012-09-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Exceptional point and hysteresis trajectories in cold Rydberg atomic gases
本研究在冷里德伯原子气体中实验观测到相互作用诱导的例外点及迟滞轨迹，揭示电荷共轭宇称对称性破缺，为探究多体系统的非厄米物理提供新途径。
2024-08-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Correlated Exciton Transport in Rydberg-Dressed-Atom Spin Chains
我们研究了通过耦合到附加的短寿命态引入非局域耗散的原子链的激发输运。该系统是由一个有效的自旋-1/2模型，其中的交换相互作用强度的比率，水库耦合强度确定的类型的运输，包括相干激子运动，非相干跳跃和制度，其中出现的长度尺度导致一个优选的跳跃距离远远超过最近的邻居。对于多个杂质，耗散引起强烈的最近邻关联和纠缠。这些结果突出了非平凡的耗散，相关性和多体效应在最近的实验中的偶极介导的里德堡激发的运输的重要性。
2015-04-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Epidemic dynamics in open quantum spin systems
我们探讨了一个开放多体系统的非平衡演化和定态，该系统在经典和量子状态下表现出传染病传播动力学。我们的研究是由最近的实验中进行的强相互作用的气体中的高度激发的里德伯原子的里德伯态的促进激发与辐射衰变的竞争。这些系统近似地实现了种群动态或疾病传播模型的开放量子版本，其中物种可以处于健康，感染或免疫状态。我们表明，在一个二维晶格中，取决于无论是经典或量子效应的主导地位，系统可能会显示出不同类型的非平衡相变。此外，我们讨论了我们的研究结果在激光驱动的里德伯气体的可观测性，特别侧重于长程相互作用的作用。
2017-10-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Chiral switching of many-body steady states in a dissipative Rydberg gas
本文实验观测到耗散热里德堡蒸气中多体稳态的手性切换，揭示其源于参数空间中的奇异结构，并可通过微波和温度调控，展示了非厄米物理在多体开放系统中的应用。
2024-02-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Rotons and Bose condensation in Rydberg-dressed Bose Gases
我们调查的基态性质和激发的里德伯穿着玻色子在三维和二维，使用超网链欧拉-拉格朗日近似，占相关性，从而超越了平均场近似。对分布函数的短程行为信号的不稳定性的均匀系统对形成液滴晶体在强耦合和大的软核半径。这种空间密度调制的趋势与非对角长程序共存。关联能对基态能量的贡献在大耦合强度和软核半径的中间值处是显著的，而对于较大的软核半径，基态能量由平均场（Hartree）能量主导。我们还进行了路径积分蒙特卡罗模拟，以验证我们的超网链欧拉-拉格朗日结果在三维的性能。在均相条件下，这两种方法非常吻合。此外，蒙特卡罗模拟预测了一个一阶量子相变从一个均匀的超流相的量子液滴相与面心立方对称的里德伯打扮玻色子在三维。
2020-03-30 cond-mat.quant-gas
Dissipation induced dipole blockade and anti-blockade in driven Rydberg systems
本文从理论和实验上研究了受驱动里德伯系统中自发产生的污染里德伯原子引起的竞争阻塞和反阻塞效应。这些污染物原子提供了强偶极-偶极相互作用的来源，并在系统的行为中起着至关重要的作用。我们从理论上研究这个问题，使用两种不同的方法。第一种是累积展开近似，其中我们忽略了三阶和更高的连接相关。使用这种方法的情况下，共振驱动，多体封锁半径图片出现，我们发现定性与以前的实验结果一致。我们进一步预测，随着原子密度的增加，Rydberg布居数对Rabi频率的依赖关系将从二次依赖关系过渡到较低的Rabi频率的线性依赖关系。我们通过在两个不同的原子密度下观察这种交叉来实验研究这种行为。我们证实，较大的密度系统有一个较小的交叉拉比频率比较小的密度系统。第二种理论方法是一组唯象的非齐次速率方程。我们比较了我们的速率方程模型的结果[E. A. Goldschallen等人，PRL 116，113001（2016）]，并发现这些速率方程为共振和非共振驱动提供了稳态Rydberg布居的定量良好的标度行为。
2017-10-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Localization phenomena in interacting Rydberg lattice gases with position disorder
无序系统提供了遍历性破坏和局部化现象的范例。在这里，我们探讨了在光镊中的里德伯原子系统的激发动力学。有限的温度产生的原子位置的内在不确定性，这转化为淬火相关的原子间相互作用强度的无序。在一个简单的方法中，多体希尔伯特空间中的动力学可以理解为一个一维的类安德森模型，在每个其他站点上都有无序，具有定域和离域状态。我们进行了一个实验上的八原子链，并观察到一个明确的抑制激发转移。我们的实验访问一个政权，这是由一个二维安德森模型描述的“修剪”正方形晶格。因此，我们的研究结果提供了一个具体的例子，在一个多体系统中的激发传播的情况下是直接相关的Anderson-like本地化在希尔伯特空间，这被认为是多体局域化的机制。
2016-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Wireless network control of interacting Rydberg atoms
我们确定的超冷里德伯气体的原子经历了强烈的偶极封锁和自发发射，和一个随机过程，某些无线随机接入网络模型的动态之间的关系。然后，我们将最初为这些无线网络开发的见解和技术转移到里德伯气体领域，并解释如何使用我们对无线网络的理解将里德伯气体驱动成晶体。最后，我们提出了一种方法来确定拉比频率（激光强度），使粒子在里德伯气体激发指定的目标激发概率，提供控制混合态人口。
2014-04-30 cond-mat.quant-gas math.OC quant-ph
Ultracold plasmas from strongly anti-correlated Rydberg gases in the Kinetic Field Theory formalism
关联系统的动力学在从宇宙学到等离子体物理的许多领域都是相关的。然而，由于通常涉及大量粒子，即使对于经典系统，预测和理解它们也具有挑战性。在这里，我们研究了一个超冷，相关的多体系统的排斥相互作用和初始关联设置的里德堡封锁使用动力学场论（KFT）的分析框架的演变。KFT形式主义是基于经典力学的路径积分公式，并首次发展和成功地用于宇宙学中描述暗物质的结构形成。理论框架提供了一个高度的灵活性，关于初始配置和粒子之间的相互作用，此外，计算成本低。更重要的是，分析方法使我们能够更好地了解主导动态的过程。在这项工作中，我们表明，KFT可以应用在一个更一般的背景下，并研究相关的离子等离子体的演变。我们发现良好的协议之间的分析KFT结果的演变的关联函数和数值模拟得到的结果。我们使用的关联函数与KFT得到的计算温度增加的离子系统由于无序诱导加热。对于某些参数的选择，我们观察到的效果可以逆转，导致相关冷却。由于其数值效率相比，数值模拟，使用KFT的详细研究可以帮助约束参数空间，其中无序诱导加热是最小的，以达到强耦合的制度。
2023-02-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
An experimental approach for investigating many-body phenomena in Rydberg-interacting quantum systems
超冷里德伯气体研究的最新进展需要先进水平的实验复杂性，其中高原子和光密度必须与良好的外场控制和灵敏的里德伯原子检测相结合。我们描述了一个量身定制的实验系统，用于生产和研究里德堡相互作用的原子从致密的超冷原子气体激发。该实验已被优化为快速占空比使用高通量冷原子源和三束光偶极阱。后者能够在几个数量级上调节原子密度和温度，一直到玻色-爱因斯坦凝聚转变。围绕原子的电极结构允许精确控制电场和里德伯原子的单粒子敏感场电离检测。我们回顾了两个实验，突出了强里德伯-里德伯相互作用对不同的多体系统的影响。首先，里德伯阻塞效应被用来预结构的原子气体自发演化成超冷等离子体之前。第二，研究了光子和原子的混合态，称为暗态极化激元。通过观察里德伯激发态原子的统计分布，我们揭示了暗态极化激元之间的相关性。这些实验最终将提供对强相互作用机制中多体现象的更深入理解，包括在量子水平上研究强耦合等离子体以及原子与光之间的界面。
2013-07-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Early warning signals of the tipping point in strongly interacting Rydberg atoms
本文通过外部探针在强相互作用里德伯原子气体中观测到相变前的早期预警信号，表现为方差偏离线性增长，并系统研究了临界慢化动力学，为量子多体系统临界现象识别提供了基准。
2024-10-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Adiabatic Formation of Rydberg Crystals with Chirped Laser Pulses
近年来，超冷原子气体已被广泛用于实现凝聚态现象的教科书示例。最近，对于高度激发的“冻结”的里德伯原子气体，已经预测了到有序结构的相变。这样的里德伯晶体是一种具有可调晶格参数的稀金属固体模型，并提供了各种各样的基本现象。我们从理论上研究了如何在四个不同的冷原子系统中创建这样的结构，通过使用定制的激光激发在存在强里德伯-里德伯相互作用。我们详细研究了这些系统的实验要求和限制，并在一个，两个和三个维度的小晶体里德伯结构的基本性质的特征。
2011-05-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of non-Hermitian topology in cold Rydberg quantum gases
该研究在冷里德堡原子气体中实验观测到非厄米拓扑现象，表征了参数依赖的缠绕数，验证了相互作用调控的拓扑相变、分数相及手性对称破缺，为非厄米拓扑与耗散量子动力学研究提供了通用平台。
2025-09-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent devil's staircase without particle-hole symmetry in Rydberg quantum gases with competing attractive and repulsive interactions
魔鬼楼梯是一种分形结构，它表征了具有长程排斥凸相互作用的一维经典晶格气体的基态。其平台标志着由化学势控制的特定填充分数的稳定区域。典型地，这种阶梯具有明确的粒子-空穴对称性，即，通过交换孔和颗粒的角色，可以从填充不到一半的阶梯中简单地提取填充超过一半的阶梯。在这里，我们引入了一个量子自旋链与竞争的短程吸引和长程排斥相互作用，即非凸势。在经典极限的基态功能广义维格纳晶体-取决于填充分数-要么是由二聚体粒子或二聚体孔，从而导致在紧急完整的魔鬼的楼梯没有明确的粒子-孔对称性的基础微观模型。在我们的系统中，粒子-空穴对称性被提升，这是因为楼梯是通过两体相互作用而不是单体化学势控制的。通过横向场引入量子涨落熔化了阶梯，并最终使系统进入顺磁相。然而，对于中间的横向磁场强度，我们确定了一个区域，密度-密度相关性表明出现准长程序。我们将讨论如何利用晶格中的里德伯装扮原子来探索这种物理。
2015-11-11 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-ph
Quantum enhanced metrology based on flipping trajectory of cold Rydberg gases
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究在冷原子系统中实验实现基于冷里德伯气体翻转轨迹的量子增强计量学，测得等效灵敏度1.6(5) nV cm⁻¹ Hz⁻¹/²，为传感计量应用提供新方法。
2026-08-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Mesoscopic phases of dipolar ensembles with polar molecules and Rydberg atoms
我们讨论了实现介观相的偶极气体相关的电流实验与冷极性分子和里德伯原子局限于两个维度。我们预测存在的超流团簇，介观超固体，和晶体的少数被困粒子，在均匀的情况下没有对应的。对于偶极-偶极相互作用的某些强度，通过量子涨落稳定纯{ \it非经典晶体}是可能的。我们提出了一个放大方案来检测这些结晶相的空间结构。
2009-04-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Dissipative Preparation of Spatial Order in Rydberg-Dressed Bose-Einstein Condensates
我们提出了一种在非局域相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体中设计动量相关耗散的方法。该方案依赖于使用动量依赖的暗态，与速度选择性相干布居俘获非常相似。在短时耗散动力学过程中，系统被驱动到一个特定的有限动量声子模式，这在实空间中对应于一个具有非局域密度-密度关联的有序结构。耗散诱导的有序化可以在现今的实验中观察到，并使用偶极-偶极或非共振里德伯相互作用的冷原子进行研究。由于它的耗散性质，这种有序不需要通过光学晶格或谐波陷阱来人为破坏平移对称性。这为量子气体直接冷却成强相互作用相开辟了前景。
2014-06-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Interaction enhanced imaging of individual atoms embedded in dense atomic gases
我们提出了一种新的全光学方法来成像致密的原子气体中的单个原子。该方案利用相互作用引起的高度极化的激发态，这可以通过电磁诱导的透明共振空间解决的位移。我们特别关注里德伯原子嵌入超冷气体的基态原子的强相互作用多体态成像。使用一个现实的模型，我们表明，它是可能的图像个别杂质原子增强灵敏度和高分辨率，尽管光子散粒噪声和原子密度波动。这种新的成像方案非常适合于涉及强相互作用原子的复杂多体现象的平衡和动力学研究。作为一个例子，我们研究了阻塞效应和相关性的里德伯原子的光激发从致密气体中的分布。
2011-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
