Probing an Ultracold-Atom Crystal with Matter Waves
光晶格中的原子量子气体是现代凝聚态物理重要概念的多功能试验平台。表征强关联相的方法的可用性对于这些系统的研究至关重要。用于揭示长程空间结构的衍射技术可以补充\emph{in situ}检测方法，但在很大程度上尚未开发。在这里，我们实验证明，布拉格衍射的中性原子可以用于这一目的。利用一维玻色气体作为物质波源，我们能够推断出限制在光晶格中的原子的空间有序性和就地定域性。我们还研究了入射物质波和晶格捕获的原子之间的非弹性散射的抑制，发生增加晶格深度。此外，我们使用原子德布罗意波检测强制反铁磁有序的原子自旋混合物，证明了我们的方法的适用性的非破坏性检测的自旋有序相在强相关的原子气体。
2012-02-20 cond-mat.quant-gas
Multi-wavelength holography with a single Spatial Light Modulator for ultracold atom experiments
本文提出了一种利用区域相位计算算法，在重叠激光束照射下，得到单个全息图的方法，可以得到多波长光的任意强度分布，这对超冷原子实验是有用的。算法的区域性被用于编程计算的强度分布中的空间上不同的特征，然后由于衍射角对波长的依赖性而在傅立叶平面中重叠。这种技术很容易集成到冷原子实验中，几乎不需要光学通道。我们证明了该方法和两种可能的实验方案，通过产生光图案与670 nm，780 nm和1064 nm的激光，这是准确的百分之几的水平。
2015-03-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Inductive dressed ring traps for ultracold atoms
我们提出了两种新的穿着感应环陷阱的几何形状，理想的原子干涉或超流性的研究，非常适合利用在原子芯片架构。该设计允许环半径目前只能通过近衍射限制的光学陷阱，同时保持感应陷阱提供的超平滑磁势。一种几何结构提供了简单的并行实现多个环，而另一种几何结构允许轴向光束分裂的环面适合于整个环原子干涉。
2014-02-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Matter-wave diffraction from a quasicrystalline optical lattice
准晶是长程有序的，但不是周期性的。这种相互作用导致了大量有趣的物理现象，例如从更高维度继承拓扑性质，以及在所有尺度上存在非平凡结构。在这里，我们报告的第一个实验演示的八重旋转对称的光晶格，实现了二维准晶体的超冷原子的潜力。使用物质波衍射，我们观察到这种准晶结构的自相似性，在密切类似的准晶的第一次发现使用电子衍射。短时间尺度上的衍射动力学构成了均匀四维紧束缚晶格上的连续时间量子行走。这些测量为分形结构和更高维度的量子模拟铺平了道路。
2019-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Floquet engineering of optical lattices with spatial features and periodicity below the diffraction limit
Floquet工程或量子系统的相干时间周期驱动已经成功地用于合成具有新特性的哈密顿量。在超冷原子系统中，这导致了人工规范场、拓扑能带结构和动力学局域化观测的实验实现，仅举几例。在这里，我们提出了一个基于Floquet的框架，频闪工程师哈密顿与空间特征和周期性低于光的衍射极限，用于创建它们的时间平均超过各种配置的一维光学Kronig-Penney（KP）晶格。KP势是由半个光波长（$λ/2$）隔开的窄亚波长势垒的晶格，并且由原子暗态的非线性光学响应产生。频闪控制的强度和位置，这种晶格需要依赖于时间的绝热操纵的暗态自旋组成。我们调查绝热性的要求和形状我们的时间依赖性光场尊重的要求。我们应用这个框架表明，一个$λ/4$间隔晶格可以合成使用现实的实验参数作为一个例子，讨论机制，限制在这些晶格的寿命，探索候选系统及其局限性，并处理绝热加载到这些晶格的地带。
2019-06-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Low-energy scattering of ultracold atoms by a dielectric nanosphere
从理论上研究了真空中悬浮的二氧化硅玻璃介质球与超冷原子的低能散射。原子和介质表面通过色散力相互作用，色散力的强度敏感地依赖于极化率、介电函数和几何形状。对于铯和铷原子，分别，我们计算的原子-表面相互作用强度，并通过考虑吸附到表面上的原子的静态散射状态的特征。当入射原子的能量降低时，我们发现量子散射和经典散射之间的差异分两步出现。首先，由于德布罗意物质波衍射，弹性散射的量子力学微分截面在能量尺度相当于几个微开尔文的温度单位时开始偏离经典截面。第二，发现在低于几个纳开尔文的制度，其中发生的经典禁止反射与$s$波散射，和角动量的离散性质的横截面的差异。我们还研究了量子和经典散射特性对纳米球半径的依赖关系。这篇论文为识别量子机制和理解不同温度下纳米颗粒与环境气体碰撞中量子效应的物理起源铺平了道路。
2021-12-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Detecting antiferromagnetism of atoms in an optical lattice via optical Bragg scattering
超冷费米子在光晶格中的反铁磁性可以通过光的布拉格光的衍射来检测，类似于中子从固态材料的衍射。有限的亚晶格磁化将导致来自（1/2 1/2 1/2）晶面的布拉格峰，其强度取决于原子状态的细节、探测束的频率和偏振、亚晶格磁化的方向和大小以及样品的有限光密度。考虑到这些效应，我们对散射强度进行了定量预测，并发现通过实验可行的参数，可以很容易地用CCD相机或光电二极管测量信号，并用于检测反铁磁有序。
2009-10-13 cond-mat.quant-gas
Probing Matter-Field and Atom-Number Correlations in Optical Lattices by Global Nondestructive Addressing
我们发现，从超冷气体的光散射不仅揭示了密度相关性，而且在光晶格，它定义的关键属性，如隧道和物质场的相位梯度在其最短的可能距离的物质场干涉。这种信号可以通过将探测光集中在晶格位置之间而不是密度最大值处来增强。由于两个单站点之间的寻址是具有挑战性的，我们专注于全球无损散射，允许探测序参量，物质场求积和它们的压缩。即使经典衍射被禁止，散射角分布显示峰值，我们推导出广义布拉格条件。光散射区分了莫特绝缘体-超流体-玻色玻璃相变中的所有相。
2015-06-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Quantum gas magnifier for sub-lattice-resolved imaging of three-dimensional quantum systems
成像是获得物理系统微观洞察的核心，但是作为现代量子模拟平台的光晶格中的超冷原子的直接成像受到衍射极限以及高光密度和小焦深的影响。我们介绍了一种新的方法来成像的量子多体系统，使用物质波光学放大的密度分布之前，光学成像，允许在三维系统中的亚晶格间距分辨率。结合磁共振技术的个别晶格网站的本地寻址的站点分辨成像，我们展示了充分的访问本地信息和本地操作的三维光晶格系统。该方法开辟了新的量子多体制度，包括奇异的晶格几何的空间分辨研究的道路。
2021-08-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Exploring multi-band excitations of interacting Bose gases in a 1D optical lattice by coherent scattering
我们利用相干布拉格衍射方法对囚禁在一维光晶格中的超冷玻色子原子施加外动量。这种方法是基于一个单一的光脉冲的应用程序，与条件下，散射的光子可以共振放大的原子密度光栅。然后观察到的晶格势的时间演化导致的动量分布的振荡行为。通过测量振荡频率，我们提取了在宽的晶格深度范围内具有零赝动量转移的单粒子激发的多带能量结构。激发能结构揭示了在整个晶格深度范围内的相互作用效应。
2011-04-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Optical tweezer generation using automated alignment and adaptive optics
提出一种基于交替最小化算法的多变量交叉对准方法，实现高数值孔径物镜和可变形反射镜的自动化对准，生成高质量光镊并校正光学像差。
2023-12-20 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Design and construction of a quantum matter synthesizer
量子物质合成器（QMS）是一种新的量子模拟平台，在该平台上，晶格中的单个粒子可以被分辨并重新排列成任意的图案。空间操纵超冷原子并在单粒子水平上控制它们的隧穿和相互作用的能力允许完全控制多体量子系统。我们提出的QMS的设计和表征，它集成到一个单一的超稳定装置的二维光晶格，移动的光镊阵列形成的一个数字化的微处理器设备，和现场分辨原子成像。我们表现出良好的机械稳定性之间的晶格和镊子阵列与低于10 nm的相对波动，高速实时控制的镊子阵列在2.52 kHz的刷新率，和衍射限制成像在655 nm的分辨率。QMS还采用了新的技术和方案，如纳米结构抗反射窗口和原子的全光学长距离传输。
2022-05-20 cond-mat.quant-gas
A comparative study of deconvolution techniques for quantum-gas microscope images
针对量子气体显微镜图像因晶格位点间距接近衍射极限需高保真确定晶格占据的问题，对比三种去卷积算法在不同条件下的重建保真度，明确单原子探测极限并提供通用量化保真度。
2023-05-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.data-an
Single-Spin Addressing in an Atomic Mott Insulator
光晶格中的超冷原子是研究量子多体系统基本性质的一种通用工具。特别是，实验参数的高度控制允许许多有趣的现象，如量子相变和量子自旋动力学的研究。在这里，我们演示了如何可以扩展到一个单一的自旋在一个特定的位置的光晶格的最基本的水平，这样的控制。利用紧密聚焦的激光束和微波场，我们能够翻转莫特绝缘体中单个原子的自旋，分辨率低于衍射极限，远低于晶格间距。莫特绝缘体为我们提供了一个由完美排列的原子组成的大的二维阵列，在其中，我们通过在冻结原子分布后顺序寻址选定的晶格位置来创建任意的自旋模式。我们直接监测沿单线制备的晶格中单个原子的隧穿量子动力学，并观察到我们的寻址方案使原子处于运动基态。我们的研究结果开辟了一条道路，从自旋杂质的量子动力学，熵输运，实施新的冷却方案，工程的量子多体相位量子信息处理的广泛的新的应用。
2011-01-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Interference induced anisotropy in a two-dimensional dark state optical lattice
本文提出一种低于衍射极限的二维双色光学驻波暗态晶格，发现几何势可调控晶格形态及相邻管间的干涉解耦，其能谱可由含损耗与增益的非厄米紧束缚模型描述。
2023-04-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spectroscopic measurement of the Casimir-Polder force in the intermediate regime
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；University of Oregon（俄勒冈大学）
研究通过光谱探测揭示了介电表面与冷原子间Casimir-Polder力，验证了QED计算结果，排除了长距离和短距离近似，为研究不同表面性质和几何结构的CP效应奠定基础。
2026-04-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
