Ground-state entanglement of spin-1 bosons undergoing superexchange interactions in optical superlattices
研究光学超晶格双势阱中两个自旋1玻色子的基态，利用von Neumann熵和轨道数刻画两体纠缠，并通过磁场、双二次相互作用及超晶格参数调控磁相与纠缠态。
2014-06-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-Hermitian topological phase transitions in superlattices and the optical Dirac equation
具有亚晶格对称性的光学超晶格在合成虚规范场作用下，其Bloch能谱发生拓扑相变，其特征是谱缠绕数的变化.对于窄禁带，相变具有普遍的形式，并由具有洛伦兹对称性破坏的非厄米狄拉克方程描述。本文讨论了一个简单的光子系统，它是基于同向传播光栅中的光耦合而实现的这种相变。
2021-09-03 physics.optics quant-ph
Edge states and topological phases in one-dimensional optical superlattices
我们证明了一维准周期光晶格系统可以表现出二维系统中普遍存在的边缘态和拓扑相。当费米能位于带隙中时，光学超晶格上的费米系统是一个具有非零拓扑不变量的拓扑绝缘体。这种拓扑性质可以通过观察被囚禁的费米子系统的密度分布来揭示，它显示出平台，其位置由双色光晶格的波长比唯一地确定。超晶格系统的蝶形谱也可以由被俘获费米子系统的有限温度密度分布确定。这一发现为研究一维光晶格中的拓扑相和类Hofstadter谱开辟了一条新的途径。
2012-04-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Two-Dimensional Thouless Pumping of Ultracold Fermions in Obliquely Introduced Optical Superlattice
我们提出了一个二维（2D）版本的无源泵浦，可以通过使用超冷原子在光晶格中实现。具体地说，我们考虑了一个二维正方形晶格紧束缚模型，其中斜引入了一个超晶格。它表明，量子化的粒子输运发生在这个系统中，并表示为一个丢番图方程的解决方案。这种拓扑性质可以通过将哈密顿映射到具有均匀磁场的三维（3D）立方晶格模型来理解。我们还提出了一个倾斜引入超晶格的连续介质模型，并通过计算Berry曲率得到了泵浦量。对于这个模型，同样的丢番图方程可以从平面波近似导出。此外，我们通过求解含时薛定谔方程研究了谐波陷阱的作用。在冷原子实验中经常使用的谐波势阱下，我们通过数值模拟表明，当超晶格势的相位以中等速度驱动时，会发生近量子化的泵浦。此外，我们发现，两个区域出现，霍夫斯塔德区和整流区，取决于调制幅度的超晶格势。在具有较大调制幅度的整流区中，我们发现泵浦方向被严格限制在$x$轴或$y$轴方向。这两个区域中的这种差异导致交叉行为，表征谐波陷波器的效果。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Analog quantum simulation of chiral magnetic dynamics using optical superlattices
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
提出利用光学超晶格中的超冷原子模拟手性磁动力学，通过映射到Rice-Mele模型研究两种淬火协议下的矢量电流实时动力学，并展示其质量依赖性和实验鲁棒性。
2026-06-08 cond-mat.quant-gas hep-lat quant-ph
Exploring local quantum many-body relaxation by atoms in optical superlattices
我们建立了一个设置-原子在光学超晶格周期2 -在其中可以实验探测签名的过程中的局部弛豫和表观热化的非平衡动力学，而不需要解决单网站。这开辟了一条途径，探索子系统的收敛到最大熵态淬火量子多体系统与现有技术。值得注意的是，热态的出现并不是因为与环境的耦合，而是封闭系统中复杂的非平衡动力学的结果。我们探索的方法来测量相关的签名热化在这个模拟量子模拟的弛豫过程中，利用光学超晶格提供的可能性。
2008-07-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Preparation of Decoherence Free Cluster States with Optical Superlattices
提出了一种利用二维超晶格中的超冷原子制备无退相干团簇态的方案。超晶格的几何结构导致了2*2格片的阵列，每个格片包含四个自旋为1/2的粒子，这些粒子可以用于在双重单线态子空间中编码单个逻辑量子比特，对任何方向上的均匀磁场波动不敏感。超晶格的动态操纵产生不同的内部和内部元格相互作用，并允许实现具有高保真度的一个量子比特和两个量子比特门，从而产生用于基于测量的量子计算的通用簇态。我们的建议的基础上，内部和内部的元相互作用也开辟了道路，研究支持基态描述任意量子线路的聚合哈密顿。
2009-02-11 quant-ph
Wannier-Stark resonances in optical and semiconductor superlattices
本文讨论了量子粒子在周期势和静电力作用下的共振态。最初这个问题是制定了一个晶体电子受到静态电场和它现在被称为Wannier-Stark问题。我们描述了一种新的方法，近年来开发的Wannier-Stark问题。这种方法允许计算作为严格构造的散射矩阵的极点的Wannier-Stark系统的复能谱，并且在没有任何近似的情况下解决Wannier-Stark问题。从数值的角度来看，建议的方法是非常有效的，并已被证明是一个强大的分析工具，出现在不同的物理系统，如光晶格或半导体超晶格的Wannier-Stark共振。
2002-03-18 quant-ph
Anomalous charge pumping in a one-dimensional optical superlattice
我们在滑动超晶格势中模拟原子运动，探索拓扑“电荷泵”，并找到最佳参数，实验观察这种现象。我们分析研究的能带结构，发现如何瓦尼尔状态演变为两个正弦晶格相对于彼此移动，并将这种演变的原子云的质心运动。我们特别注意违反直觉或异常的制度，如原子运动与晶格运动相反。
2015-02-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Isolated Structures in Two-Dimensional Optical Superlattice
在相称的光晶格上叠加各种结构的超晶格，可以产生奇异的晶格拓扑结构，进而发现新的物理学。在这项研究中，通过重叠晶格的最大值，创建一个新的孤立结构，而最小值的干扰可以产生各种“子晶格”图案。三种不同类型的原始晶格被用来证明孤立的正方形，三角形，和六边形的“子晶格”结构在二维光学超晶格，其图案可以动态地操纵通过调谐偏振，频率和强度的激光束。此外，我们还提出了通过改变相对相位来调节亚晶格中隧穿振幅的方法。“我们的配置提供了独特的机会，研究粒子纠缠在交叉井形成的“晶格”，并实现特殊的量子逻辑门在异国情调的晶格几何形状。
2016-10-25 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Topological Mott insulators of ultracold atomic mixtures induced by interactions in one-dimensional optical superlattices
我们给出了一维光学超晶格系统中原子混合物由于原子间强相互作用而从拓扑平凡态产生拓扑莫特绝缘体的精确可解例子。拓扑Mott绝缘态具有非零的Chern数特征，只要总能带填充因子为整数，拓扑Mott绝缘态出现在强相互作用极限，对各组分的填充不敏感。Mott相的拓扑性质可以通过观察囚禁系统的密度分布来揭示。我们的结果也可以推广到多组分原子系统。
2013-07-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Ratchets for Quantum Communication with Optical Superlattices
我们提出利用量子棘轮在光学超晶格中的原子链中传输量子信息。量子棘轮是由光学超晶格的连续调制产生的，这种调制在时间和空间上都是周期性的。尽管作用在原子上的平均力为零，我们证明了棘轮效应确实允许原子在偶数和奇数位置上沿相反的方向运动。通过在光晶格中加载二能级玻色子原子，该方案允许将压印在一个或多个原子中的量子比特或纠缠态完美地传输到晶格中的任何期望位置。从量子计算的角度来看，传输是通过完美交换门的平滑级联来实现的。我们分析设置与非相互作用和相互作用的粒子，在后者的情况下，我们使用的工具，最优控制设计最佳的调制。我们还讨论了该方法在当前实验中的可行性。
2007-11-07 cond-mat.other quant-ph
Unusual behavior of sound velocity of a Bose gas in an optical superlattice at quasi-one-dimension
一维光学超晶格中的玻色气体是一种新型的超流体，它具有可调的晶格拓扑结构和定制的能带结构。在这项工作中，我们专注于在这样一个新的系统中的声音的传播，并发现了新的特点，声速，这是由两个晶格之间的相互作用，具有不同的周期性和不存在的情况下，凝聚在一个单色光晶格。特别是，这是第一次发现声速随着超晶格强度的增加而首先增加，然后减小，即使在一维。这种不寻常的行为可以从分析上理解为由于超晶格强度的增加而导致的压缩性降低和有效质量增加之间的竞争。这一结果为通过控制超晶格的参数来设计声速提供了一条新的途径。所有基于平均场论的计算通过检查远小于1的非对角单体密度矩阵的指数$γ$来证明。最后，我们的方案可能的实验实现的条件进行了讨论。
2014-12-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Creation of resilient entangled states and a resource for measurement-based quantum computation with optical superlattices
我们研究了如何通过动态控制晶格势的形状来实现超冷原子在光晶格中的纠缠态。我们考虑一个额外的潜力（超晶格），允许分裂成一个双阱势的每个网站，和网站之间的势垒的高度控制。我们使用超晶格操纵来执行在原子的塞曼能级上编码的相邻量子比特之间的纠缠操作，而不必执行原子的不同振动状态之间的转移。我们展示了如何使用超晶格工程多体纠缠态弹性集体退相噪声。此外，我们提出了一种方法来实现基于测量的量子计算通过贝尔对测量的二维资源。我们分析了测量网络，允许执行量子算法，同时在整个计算过程中保持系统的弹性。
2008-03-18 cond-mat.other quant-ph
Adiabatic Preparation of a Heisenberg Antiferromagnet Using an Optical Superlattice
分析了从能带绝缘体出发，通过动态改变晶格势，在光晶格中制备具有冷费米子的海森堡反铁磁体的可能性。在1D中的动力学的数值模拟，使我们能够确定成功的条件，并研究的影响，在初始状态中的孔的存在可能对协议。我们也将我们的结果推广到二维系统。
2011-11-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Controlled pumping of matter-wave solitons in a one-dimensional optical superlattice
本文研究一维光学超晶格中BEC物质波孤子的可控泵浦，发现通过调节晶格参数可在整数/分数泵浦与俘获间切换，并用经典质心运动方程有效描述该行为。
2024-01-17 quant-ph
Using superlattice potentials to probe long-range magnetic correlations in optical lattices
在Pedersen等人（2011）中，我们提出了一种利用时间依赖的超晶格势来介导自旋选择性输运的方法，从而探测光晶格中的长距离和短距离磁关联。具体地说，这可以用于检测排斥性费米子光晶格系统中的反铁磁有序，但更一般地说，它可以作为一种手段，通过测量可观察到的平均值，双占据的网站的数量直接探测原子之间的相关性。在这里，我们提供了一个详细的调查的物理过程，限制了这种“传送带方法”的有效性。此外，我们提出了一个简单的方法来改善的过程中，导致一个基本上完美的（无误差）探测的磁相关性。这些结果表明，适当构造的超晶格构成了一种很有前途的方式操纵不同自旋物种的原子，以及探测它们的相互作用。
2015-09-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Efficient generation of many-body singlet states of spin-1 bosons in optical superlattices
本文提出了一种有效的分步绝热合并（SAM）方法，通过增加双阱偏压，在具有孤立双阱阵列的级联光学超晶格中制备反铁磁自旋1玻色子的多体单重态.选择适当的偏置扫描速率和磁场，SAM协议预测的保真度高达90%的16体单重态和更高的保真度更小的偶体单重态。在它们的演化过程中，自旋1玻色子表现出有趣的压缩动力学，表现为实验观察到的压缩参数的奇偶振荡。所产生的多体单重态在磁场梯度的精确测量和量子信息处理中可能有实际应用。
2017-06-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Mapping atomic trapping in an optical superlattice onto the libration of a planar rotor in electric fields
我们发现，两个看似无关的问题-在光学超晶格（OSL）中的原子的捕获和平面刚性转子在组合电场和光场的振动-同构的哈密顿量。由空间周期相差两倍的光晶格的干涉形成，OSL产生通过AC斯塔克效应作用于原子平移的周期势。后者的系统，也被称为广义平面摆（GPP），是通过使一个平面刚性转子组合定向和对齐的相互作用，由于转子的永久和感应电偶极矩与组合场的耦合。映射使得有可能建立对应关系的概念开发的两个eigenproblems单独，如本地化的一方面和方向/对齐的另一方面。此外，由于GPP问题是条件准精确可解的（C-QES），所以OSL中的原子囚禁也是条件准精确可解的，我们利用对应性和准精确可解性将光学超晶格中的超冷原子作为半有限能隙系统来处理.该系统的能带结构由本征能量和它们的真正的和避免的交叉之前获得的GPP作为Whittaker-Hill方程的解析解。这些解决方案的特点都压缩和隧道的原子被困在一个光学超晶格，并铺平了道路，以解析形式解开他们的动力学。
2022-09-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spinor bosons in optical superlattices: a numerical study
研究了周期性一维光学超晶格中自旋为1的超冷玻色子的基态。单胞中的两个位置之间存在着能量转移，这种能量转移与自旋相关强度的竞争是本文的主要研究内容。电荷密度波（CDW）相位出现半整数和整数密度，导致丰富的相图与莫特绝缘体，超流和CDW阶段。自旋相关的相互作用有利于绝缘体相的整数密度和不利于CDW相的半整数密度，这往往会消失。此外，量子相变在有限值的自旋相关的强度进行了观察。对于整数密度，莫特绝缘体-超流-CDW绝缘体转变出现在能量移动低于（高于）全局密度$ρ=1$（$ρ=2$）的局部排斥的情况下。
2019-12-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring spin correlations in optical lattices using superlattice potentials
提出了两种利用超晶格势研究光晶格中原子的短程和长程自旋关联的实验方法。第一种方法是通过占据新的振动基态，将基础晶格的周期性绝热加倍，以探测费米子（玻色子）的邻近单重态（三重态）相关性。第二种方法利用时间依赖的超晶格势产生自旋相关的运输由任何数量的规定的晶格站点，并探测器的相关性所产生的双重占用的网站的数量。对于实验相关参数，我们演示了这两种方法如何产生大的签名的反铁磁（AF）的相关性强排斥费米子原子在一个Single Shot的实验。最后，我们展示了如何这种方法也可以应用于探测d-波配对，一个可能的基态候选人的掺杂排斥哈伯德模型。
2011-05-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Valley-dependent gauge fields for ultracold atoms in square optical superlattices
提出了一个实现超冷费米子原子在态相关正方形光晶格中谷相关规范场的实验方案。我们的方案依赖于两组拉曼激光束来设计由双组分费米子原子填充的相邻位点之间的跳跃。用一组喇曼光束实现了交错π通量晶格，其中两个不等价的狄拉克点附近的低能原子可以用自旋为1/2的狄拉克方程来描述。加入另一组具有合适拉比频率的激光束，进一步调制原子跳跃参数。跳跃调制将在两个谷附近产生符号相反的有效规范势，模仿石墨烯中有趣的应变诱导伪规范场。所提出的谷依赖规范场是可调谐的，为实现量子谷霍尔效应和原子谷电子学提供了一条新的途径。
2014-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental realization of plaquette resonating valence bond states with ultracold atoms in optical superlattices
价键共振的概念在化学键理论中起着基础性的作用，被认为是多体量子物理现象的核心。在这里，我们展示了直接的实验证据的时间分辨价键量子共振与超冷玻色子原子在光晶格。通过超晶格结构，我们创建了一个三维阵列的独立的四个网站plaquettes，我们可以完全控制和平行操作。此外，我们展示了如何小规模的plaquette共振价键态的s-和d-波对称性可以创建和特点。我们期望我们的研究结果开辟了在超冷原子气体中创建和分析多体RVB状态的道路。
2012-02-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Simulating Chemistry with Fermionic Optical Superlattices
该工作将量子化学的量子数守恒拟设映射到光学超晶格中的超冷费米子，利用Hubbard动力学制备分子态并测量能量，无需光镊或长程相互作用，并显著减少实验重复次数。
2025-02-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
One-dimensional s-p superlattice
用适当的Wannier函数重新研究了具有$s$ - $p$共振轨道的一维光学超晶格的物理性质。结果表明，实现在不同的光学势的紧束缚模型的细节关键取决于适当的确定Wannier函数。本文讨论了准共振耦合$s$和$p$轨道的超晶格模型的性质，并指出了它与其他工作中所用的各种紧束缚模型的关系。
2014-06-23 cond-mat.quant-gas hep-ph quant-ph
Simulating bosonic Chern insulators in one-dimensional optical superlattices
研究了一维光学超晶格中超冷玻色子原子实现的具有周期调制跳跃和在位势参数的扩展Bose-哈伯德模型的拓扑性质.我们表明，在半填充和深莫特绝缘制度的相互作用玻色子链可以模拟玻色子陈绝缘体的拓扑相图类似的Haldom模型的非相互作用费米子。通过计算多体Chern数、准粒子能谱、相互作用玻色子的拓扑抽运以及从正常（平凡）到拓扑莫特绝缘体的拓扑相变，我们进一步研究了基态的拓扑性质.我们还提出了全球相图的多体基态，其中包含一个超流相和两个莫特绝缘相平凡（零陈数）和非平凡的拓扑结构（非零陈数），分别。
2020-02-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
An accordion superlattice for controlling atom separation in optical potentials
本文提出手风琴超晶格方法，通过原子在两个间距可变的叠加光晶格间循环转移，以较小数值孔径实现任意大原子间距，并展示其在光镊量子计算、量子模拟及生物粒子分离中的应用潜力。
2023-01-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spin-Orbit Coupling and Spin Textures in Optical Superlattices
提出并论证了一种实现超冷原子自旋轨道耦合的新方法。我们使用双阱势中的轨道能级作为赝自旋态。左右阱之间的双光子拉曼跃迁诱导自旋轨道耦合。该方案不需要近共振光，通过塑造双阱势来调节相互作用，并且不依赖于原子的特殊性质。赝旋量玻色-爱因斯坦凝聚体自发地获得反铁磁赝旋织构，这种织构破坏了类似于超固体的晶格对称性。
2016-10-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing local relaxation of cold atoms in optical superlattices
在猝灭量子系统相干非平衡动力学弛豫过程的研究中，周期为2的光学超晶格中的超冷原子提供了一个非常有成效的实验场。在这项工作中，我们考虑了一个特定的，实验上可访问的初始状态准备在超晶格结构下发展的玻色哈伯德哈密顿在整个范围内的相互作用强度的动力学，进一步调查的问题在参考[物理。101，063001（2008）]。我们研究的弛豫动力学分析在非相互作用和硬核玻色子限制，推导出明确的表达式的某些关联函数的动力学，和数值有限的相互作用强度使用时间依赖的密度矩阵重整化（t-DMRG）的方法。我们可以识别局部弛豫的特征，这些特征可以通过现有技术进行实验。当全局系统保持关于初始条件的信息时，局部系统松弛到具有关于初始条件的约束的最大熵的状态。对于有限的相互作用强度和有限的时间，弛豫动力学包含签名的非相互作用和硬核玻色子限制的弛豫动力学。
2010-04-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Restoring the topological edge states in a finite optical superlattice
该研究针对有限光学晶格的边缘态问题，通过边界参数化优化近似恢复手征对称性、抑制次近邻隧穿，将结构映射为有限SSH模型并分析边缘态拓扑特性。
2024-04-10 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
A Thouless Quantum Pump with Ultracold Bosonic Atoms in an Optical Superlattice
30多年前，Elderless引入了拓扑电荷泵的概念，通过底层哈密顿量的绝热循环演化实现了电荷的鲁棒传输。与经典传输相反，传输的电荷被证明是量子化的，并且纯粹由泵浦周期的拓扑结构决定，这使得它对扰动具有鲁棒性。在基本水平上，量子化的电荷输运可以连接到拓扑不变量，陈数，首先在整数量子霍尔效应的上下文中引入。因此，Thouless量子泵可以被视为整数量子霍尔效应的“动态”版本。在这里，我们报告的实现这样的拓扑电荷泵使用超冷玻色子原子，形成一个莫特绝缘体在动态控制的光学超晶格势。通过拍摄原子云的原位图像，我们观察到每个泵浦周期的量子化偏转。我们揭示了真正的量子性质的泵显示，相反，在基态粒子，一个违反直觉的反向偏转发生时，粒子准备在第一激发带。此外，我们能够直接证明，该系统进行了控制的拓扑相变在较高的频带时，调整超晶格参数。
2015-07-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fast initialization of a high-fidelity quantum register using optical superlattices
我们提出了一种快速产生可寻址量子位的量子寄存器的方法，该寄存器由存储在光晶格中的超冷原子组成。从半填充晶格开始，我们去除每隔一个晶格势垒，通过动态地打开超晶格电势，这导致具有单位填充的莫特绝缘体状态中的长波长晶格。由此产生的晶格的更大周期性可以使通过外部激光对原子进行单独寻址成为可能。我们发展了一个玻色-哈伯德模型，用于描述通过加入超晶格势使晶格周期加倍时，晶格中冷原子的动力学。从一个半填充到一个半填充的晶格的过渡的动力学进行了数值分析的帮助下的时间演化块抽取算法和分析使用Kibble-Zurek理论。我们表明，整个过程的时间尺度，即创建半满晶格和随后的晶格周期加倍，是显着快于绝热直接量子冻结成莫特绝缘体的大晶格周期的超流体。因此，我们的方法在快速时间尺度上提供了可寻址量子位的高保真度量子寄存器。
2007-06-11 cond-mat.other quant-ph
Fast collisional $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ gate for fermionic atoms in an optical superlattice
Physics Department and Solid State Institute, Technion - Israel Institute of Technology（物理系与固体研究所，以色列理工学院）
提出基于优化时间依赖晶格深度控制的光学超晶格中两费米子原子快速 $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ 门，通过瞬态释放原子到准谐波势阱实现受控碰撞，在约21微秒内达到99%以上保真度。
2026-06-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Mean-field scaling of the superfluid to Mott insulator transition in a 2D optical superlattice
玻色-哈伯德模型的平均场处理预测，一旦系统能量由晶格配位数$z$缩放，晶格捕获气体的性质对特定的晶格几何形状不敏感。我们测试这种缩放直接通过比较的相干性的$^{87}$ Rb气体驱动的超流莫特绝缘体过渡内的可果美（$z=4$）或三角形（$z=6$）的几何形状的光晶格。在相同的相互作用和隧穿能量下，可果美晶格中原子的相干分数低于三角晶格中原子的相干分数。从这两个晶格的测量值的比较同意定量与缩放预测。我们还研究了气体的晶格几何形状的变化的响应，并观察到一个强相互作用的戈薇-格子气突然“空穴掺杂”通过引入额外的网站的三角形晶格的动态。
2017-07-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Cooperative Quantum Optical Effects of Moiré Exciton Superlattices
City University of Hong Kong（香港城市大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究通过莫尔激子超晶格实现强增强或抑制的辐射衰减率，并通过电场梯度调控其透射率，为协同量子光学提供了高通用性的平台。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
