Symmetry resolved entanglement in free fermionic systems
我们考虑一维紧束缚模型中的对称分辨Rényi熵，该模型等价于磁场中自旋为1/2的XX链.我们利用广义Fisher-Hartwig猜想，得到了在前导和次前导阶上引入通量荷时纠缠熵的渐近行为。o（1）的贡献被发现表现出丰富的结构的振荡行为。然后，我们使用这些结果来提取的对称性解决纠缠，确定正是所有的非通用常数和对数校正的缩放是无法访问的场论的方法。我们还讨论了如何将我们的结果推广到一维自由费米气体。
2019-07-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Programmable Assembly of Ground State Fermionic Tweezer Arrays
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
研究通过确定性制备费米子双极子阵列中的任意两组分产物态，实现超过98.5%的运动基态保真度，展示了高保真度的量子态工程方法。
2026-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Many-body \textit{T}-matrix theory of a strongly interacting spin-orbit coupled Fermi gas: Momentum-resolved radio-frequency spectroscopy and fermionic pairing
具有自旋轨道耦合的费米气体相互作用导致了许多有趣的现象，如拓扑超流体和马约拉纳费米子。本文利用动量分辨射频谱理论研究了强相互作用自旋轨道耦合费米气体中的费米配对。我们发展了一个强耦合的$T$ -矩阵理论，并给出了一个在幺正共振极限附近的相图。从原子到分子的动量分辨光谱响应的平滑过渡的预测，在共振和以下的各向异性配对的清晰的签名。我们的预测与多体配对可以直接测试在费什巴赫共振附近的$^{40}$ K或$^{6}$ Li原子的自旋-轨道耦合费米气体。
2013-03-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Site-resolved imaging of ultracold fermions in a triangular-lattice quantum gas microscope
量子气体显微镜通过研究正方形晶格中的空间自旋和密度相关性，扩展了哈伯德模型的量子模拟的能力。然而，量子气体显微镜还没有实现费米子原子的挫折几何。在这里，我们展示了超冷费米子$^{6}$锂原子在三角形光晶格与晶格常数为1003 nm的单原子分辨成像。光晶格由再循环窄线宽、高功率激光器与光片组合形成，以允许在$D_1$线上进行拉曼边带冷却。我们使用高分辨率物镜光学解析单个晶格位置上的单个原子，以收集散射光子，同时将其冷却到每个晶格位置中的二维地面振动能级附近。通过重建晶格占据，我们测量到~ 98%的成像保真度。我们新的三角晶格费米子显微镜平台为研究几何受挫的Hubbard系统的自旋-自旋相关性，纠缠和动力学扫清了道路，这些系统有望表现出奇异的涌现现象，包括自旋液体和动力学挫折。
2021-02-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Exploring ultracold collisions in $^6$Li-$^{53}$Cr Fermi mixtures: Feshbach resonances and scattering properties of a novel alkali-transition metal system
我们调查超冷碰撞在一种新的混合物的$^6$锂和$^{53}$铬费米子原子，发现超过50种间费什巴赫共振通过损失光谱。建立一个完整的耦合通道模型，我们明确的特点$^{6}$锂- $^{53}$铬散射性能和产量预测其他同位素对。特别是，我们确定了各种费什巴赫共振，使弹性$s$ -和$p$ -波$^{6}$锂- $^{53}$铬相互作用的控制调谐。因此，我们的研究使锂-铬混合物成为最适合的平台，用于实验研究难以捉摸的高度相关的费米子物质的少体和多体制度，以及实现一类新的超冷极性分子，同时具有电和磁偶极矩。
2022-11-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Holographic method for site-resolved detection of a 2D array of ultracold atoms
我们提出了一种新的方法，在一个光晶格的二维气体的超冷原子的位置分辨检测。近共振激光束被原子阵列相干散射，其干涉图样通过与参考激光束叠加在CCD芯片上而被全息记录。记录的强度图案的傅立叶变换重建晶格中的原子分布与单站点分辨率。全息检测方法只需要几百个散射光子每个原子，以实现高的重建保真度。因此，即使对于锂等轻原子元素，也可能不需要在检测期间进行额外的冷却。
2016-05-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Spectral Functions and rf Response of Ultracold Fermionic Atoms
本文计算了超冷费米子原子在费什巴赫共振附近的谱函数和相应的射频响应。单粒子光谱的峰值能量，可以通过修改后的BCS分散体建模。然而，即使在非常低的温度下，它们的宽度也与它们的能量相当，除了色散最小值周围的一个小区域。在无限散射长度的幺正气体的激发光谱的结构同意最近的动量分辨射频光谱附近的临界温度。详细的比较与动量积分，局部分辨射频光谱的酉气体在任意温度下，并显示出很好的理论和实验之间的协议。从这些光谱的宽度定义的对大小被发现是一致的，从领先的梯度修正超流体的有效场论。
2009-12-09 cond-mat.quant-gas
All-optical production and transport of a large $^6$Li quantum gas in a crossed optical dipole trap
我们报告了一个有效的生产计划，一个大的量子简并样品的费米子锂。该方法是基于我们以前的工作窄线$ 2S_{1/2}\rightarrow 3P_{3/2} $激光冷却导致高的相空间密度高达$3\times10^{-4}$。这允许利用具有$45\,\textrm{W}$的总功率的大体积交叉光学偶极阱，导致高装载效率和$8\times10^6$捕获原子。相同的光学捕获配置用于在$0.9\,\textrm{s}$中在$25\,\textrm{cm}$的距离上的快速绝热传输，以及随后的蒸发冷却。通过优化蒸发，我们在$60 \, \textrm{nK}$的温度下获得了具有$1.7\times 10^{6}$原子的简并费米气体，对应于$T/T_{\text{F}}=0.16\left(2 \right)$。此外，通过在宽Feshbach共振附近蒸发产生$3\times10^5$锂二聚体的分子玻色-爱因斯坦凝聚物来证明性能。
2016-05-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Atom-dimer scattering and long-lived trimers in fermionic mixtures
我们考虑一个异质费米子混合物的种间费什巴赫共振的分子侧，并讨论原子二聚体在均匀空间中的散射性质，并在存在一个外部的限制势，限制系统的准二维几何。我们发现，存在一种特殊的原子-二聚体p波共振，这种共振可以通过改变限制的频率来调谐。我们的研究结果对正在进行的锂-钾混合物实验具有影响，在该实验中，这种机制允许将K原子和Li-K二聚体之间的p波相互作用从吸引力切换到排斥力，并形成具有单位角动量的弱结合三聚体。我们发现，这样的三聚体是长寿命和原子二聚体共振不增强非弹性弛豫的混合物，使其成为一个杰出的候选人在多体系统中的p波共振效应的研究。
2009-10-14 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Magnifying the Wave Function of Interacting Fermionic Atoms
本文提出基于光学势演化的物质波放大方案，用于放大相互作用费米原子波函数以突破探测分辨率限制，并在强相互作用区域成像验证，为表征关联量子系统提供新途径。
2025-07-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
A Quantum Gas Microscope for Fermionic Atoms
强相互作用的费米子定义了所有密度下复杂物质的性质，从原子核到现代固态材料和中子星。超冷原子费米气体已经成为研究多费米子系统的原始平台。在这里，我们实现了一个量子气体显微镜的费米子$^{40}$ K原子被困在一个光晶格，它允许一个探针强关联费米子在单原子水平。我们将三维拉曼边带冷却与高分辨率光学器件相结合，以$95\%$以上的检测保真度同时冷却和成像单个原子。成像过程使每个原子主要处于其晶格位置的3D基态，邀请麦克斯韦恶魔的实现来组装低熵多体状态。费米子的单点分辨成像能够直接观测磁序，时间分辨测量粒子相关性的传播，以及检测多费米子纠缠。
2015-03-10 cond-mat.quant-gas
Atom and spin resolved imaging in a single shot
Physikalisches Institut der Universität Heidelberg（海德堡大学物理研究所）
该研究提出了一种单次成像技术，用于高分辨率地检测量子气体中原子和自旋态的信息。
2025-12-10 cond-mat.quant-gas physics.optics
Single-atom imaging of fermions in a quantum-gas microscope
利用量子气体显微镜对光晶格中的单原子进行分辨探测，使量子模拟领域的新一代实验成为可能。到目前为止，单个原子的荧光成像已经实现了玻色子种与光学糖蜜冷却，而通过这种方法检测的光晶格中的费米子碱性原子已被证明更具挑战性。在这里，我们展示了单站点和单原子分辨的荧光成像的费米钾-40原子在量子气体显微镜设置使用电磁诱导透明冷却。我们在1.5秒内从单个原子中检测到平均1000个荧光光子，同时保持它接近光晶格的振动基态。我们的研究结果将使光晶格中的强关联费米量子系统的研究具有单原子水平的分辨率，并提供了可观测的，如局部熵分布和个别缺陷的费米莫特绝缘体或反铁磁有序相。
2015-08-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Rapid state-resolved single-atom imaging of alkaline-earth fermions
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）
本研究提出了一种快速态分辨成像技术，实现对单个费米锶原子核自旋态的高保真度检测，为量子计算和模拟提供了新方法。
2026-02-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental realization of a fermionic spin-momentum lattice
本文用三自旋态费米气体经循环原子-激光耦合实验构建合成自旋-动量三角晶格，并通过自旋与动量分辨成像验证其动力学，为高均匀合成磁场和超窄 Chern 能带研究提供平台。
2022-03-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Double-degenerate Fermi mixtures of $^6$Li and $^{53}$Cr atoms
我们报告实现了一种新的超冷费米锂和铬原子的简并混合物。基于全光学的方法，与约13秒的总占空比，我们产生了大的和简并的样品，超过2个$\times 10^5$ $^6$ Li原子和$10^5$ $^{53}$ Cr原子，这两个物种表现出约$T/T_{F}$ =0.25的归一化温度。此外，通过利用交叉双色光偶极阱，我们可以可控地改变两个组件的密度和程度的简并几乎独立，并广泛调整锂铬密度比。我们的$^{6}$ Li- $^{53}$ Cr费米混合物为研究量子物质的各种奇异的少体和多体机制开辟了道路，并且它似乎是实现超冷顺磁极性分子的最佳适合系统，其特征在于电和磁偶极矩。最终，我们的策略也提供了一个有效的途径，以产生偶极费米气体，或自旋混合物，超冷$^{53}$铬原子。
2022-07-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A two-dimensional programmable tweezer array of fermions
我们在光镊中制备了高达50个费米子原子的高填充双组分阵列，原子处于每个光镊的基态运动态。使用频闪技术，我们配置的阵列在各种二维几何形状可以忽略不计的Floquet加热。完整的自旋和密度分辨读出的个别网站，使我们能够后选择接近零熵的初始状态的费米子量子模拟。我们准备一个相关的状态，在两个两个隧道耦合哈伯德plaquette，演示了所有的积木实现可编程的费米量子模拟器。
2022-03-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Critical Velocity and Dissipation of an ultracold Bose-Fermi Counterflow
我们研究了锂原子的玻色子和费米子逆流动力学。首先，通过调整相互作用强度，我们测量了低温区BEC-BCS交叉中系统的临界速度vc，并将其与Castin等人最近的预测进行了比较，Comptes Rendus Physique，16，241（2015）.第二，将混合物的温度提高到略高于超流体转变的温度，揭示了云振荡的意外锁相。我们解释这一观察结果，从一个Zeno的效果引起的耗散。
2015-11-20 cond-mat.quant-gas
Thermal vs. Entanglement Entropy: A Measurement Protocol for Fermionic Atoms with a Quantum Gas Microscope
讨论了如何测量光晶格中自旋费米子原子多体态在平衡态和非平衡态下的二级Renyi熵。所提出的方案依赖于产生和耦合所研究的状态的两个副本的可能性，并以位置和自旋分辨的方式测量占据数，例如用量子气体显微镜。这样的协议开启了测量纠缠和测试一些理论预测的可能性，例如面积定律及其修正。作为例子，我们讨论了有限温度下一维Fermi-哈伯德模型的热熵和纠缠熵之间的相互作用，以及利用本方案在实验中测量纠缠熵的可能性。
2013-06-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of 2D fermionic Mott insulators of $^{40}$K with single-site resolution
本文报道了用超冷$^{40}$ K原子在光晶格中对二维排斥哈伯德模型的特征态进行的场分辨观测。通过改变隧道，相互作用强度和外部限制，我们实现了金属，莫特绝缘，带绝缘状态。我们直接测量的本地时刻，它量化的现场磁化的程度，作为温度和化学势的函数。每个粒子的熵低至$0.99(6)\,k_B$，表明最近邻反铁磁相关性应该可以使用自旋敏感成像检测。
2016-06-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Observation of the antiferromagnetic phase transition in the fermionic Hubbard model
本文在约80万格点的均匀光晶格锂-6原子系统中首次观测到费米子哈伯德模型的反铁磁相变，通过调控相互作用、温度和掺杂浓度使自旋结构因子呈幂律发散并达到123(8)，为探索其低温相图奠定基础。
2024-02-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Measuring pair correlations in Bose and Fermi gases via atom-resolved microscopy
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
通过原子分辨显微镜技术，研究玻色子和费米子气体中的粒子关联，揭示BEC-BCS交叉区域的非局域费米对，并直接测量配对间隙和短程接触。
2025-04-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Generating multipartite spin states with fermionic atoms in a driven optical lattice
我们提出了一个在三维光晶格或光镊阵列中利用超冷费米子产生广义GHZ态的方案。该协议使用激光驱动，现场相互作用和外部捕获约束之间的相互作用，以执行充满活力的自旋和位置依赖的原子运动的约束。这些限制使我们能够通过一个逐步的协议，一次翻转一个站点，将局部叠加转换为GHZ状态。该协议不需要站点分辨驱动器或自旋相关的潜力，表现出鲁棒性，以减缓全球激光相位漂移，并自然地利用谐波陷阱，通常会导致在光晶格中的纠缠产生协议的困难。我们还讨论了一个改进的协议，可以补偿孔的加载在成本增加的生成时间。该状态可立即用于3D光晶格时钟中的量子增强计量，从而打开了一个窗口，将最先进的传感器的灵敏度推到标准量子极限之外。
2020-12-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum science with arrays of metastable helium-3 atoms
The University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；HRL Laboratories（HRL实验室）；Rice University（莱斯大学）；Purdue University（普渡大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
利用轻质量的元稳定氦-3原子实现高效中性原子量子模拟与计算，通过改进资源效率和扩展量子模拟应用
2026-07-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ultracold few fermionic atoms in needle-shaped double wells: spin chains and resonating spin clusters from microscopic Hamiltonians emulated via antiferromagnetic Heisenberg and t-J models
囚禁超冷原子的进展增强了人们对模拟复杂物理现象的兴趣，包括量子磁性和从巡游到非巡游行为的转变。在这里，我们显示了反铁磁基态的几个超冷费米子原子在单阱和双阱（DW）陷阱的形成，通过微观哈密顿精确对角化的两个DW安排：（i）两个线性取向的一维，一维，阱，和（ii）两个耦合的平行阱，形成一个陷阱的二维，2D，性质。光谱和自旋分辨的条件概率揭示了这两种情况下，在强排斥，原子的空间本地化在临时创建的网站，形成量子分子磁结构与非巡回字符。这些发现引领未来的理论和实验探索到高维度的超冷强排斥费米子原子的高度相关行为，超越了严格适用于1D情况的费米子化物理。用有限海森堡自旋链模型和团簇模型很好地描述了四个原子的结果。对称双阱中三个费米子原子的数值模拟揭示了耦合共振2D海森堡团簇的出现，其模拟需要使用类似于高T $_c$超导性研究中使用的t-J模型。在可控失谐的非对称双阱的微观和模型计算中发现的高度纠缠态暗示了三冷原子DW量子计算量子比特。
2016-08-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Site-resolved observables in the doped spin-imbalanced triangular Hubbard model
几何受挫哈伯德模型中反铁磁有序的抑制导致了各种奇异的量子相，包括量子自旋液体和手征态。在这里，我们专注于哈伯德模型上的一个最简单的挫折晶格几何形状，三角形晶格。受最近在三角形光晶格中实现超冷费米子原子的启发，我们利用数值链团展开算法研究了三角形晶格哈伯德模型的性质.我们研究莫特绝缘体过渡找到一个关键的相互作用$U_c/t = 7.0(2)$，并使用空间两点和三点关联函数探索掺杂和不平衡的系统。我们的研究结果表明，许多有趣的功能发生在以前获得的超冷费米子在光晶格的温度和即将到来的实验。我们的计算将有助于超冷原子量子模拟器中的温度测量，并可指导三角形Hubbard量子模拟器中奇异量子相的实验研究。
2022-05-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Optimizing two-qubit gates for ultracold fermions in optical lattices
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；Institute for Theoretical Physics, University of Cologne（科隆大学理论物理研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文系）
本文通过优化激光参数实现高保真度的双量子比特门，揭示了动量依赖性对相互作用强度的影响，为量子化学和模拟提供定制化应用方案。
2026-04-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin-resolved single-atom imaging of $^6$Li in free space
我们提出了一个通用的成像方案，费米子$^6$锂原子的单粒子灵敏度。我们的方法适用于自由传播的粒子，并完全消除了在成像过程中对限制电位的需要。我们用共振光照射自由空间中的单个原子，并使用高数值孔径成像系统在电子倍增CCD相机上收集它们的荧光。我们在20个$μ$ s的曝光期间检测每个原子的大约\num{20}光子，并以$99.4\pm0.3$ %的保真度识别单个原子。通过解决不同的光学跃迁在两个曝光快速连续，我们另外解决每个粒子的超精细自旋状态。成像方案的位置不确定性为4.0 $μ$ m，由成像脉冲期间粒子的扩散运动给出。没有限制的潜力，使读出程序，如测量单粒子动量的飞行时间，我们在这里展示。我们的成像方案在技术上很简单，很容易适应其他原子物种。
2018-06-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fractional quantum Hall physics and higher-order momentum correlations in a few spinful fermionic contact-interacting ultracold atoms in rotating traps
采用数值和代数方法，研究了在一个快速旋转的二维简谐势阱中，几个自旋超冷中性费米子原子通过排斥接触势相互作用时的分数量子霍尔效应.超越了常用的二阶相关性在真实的配置空间，本文中的方法将有助于分析实验观测提供基准结果的$N$体自旋分辨，以及自旋分辨，动量相关性可测量的飞行时间实验与个人粒子探测。我们的分析表明，在$N$ -体关联中，具有良好魔角动量的少体最低朗道能级（LLL）态表现出固有的有序量子结构，类似于高磁场下半导体量子点领域中常见的旋转维格纳分子（WM）的有序量子结构.小扰动搅拌电位的应用诱导，在随后避免交叉，形成对称性破缺状态，表现出有序的双环结构，明确表现在单粒子密度分布的捕获粒子。远离交叉点，从微观哈密顿量的精确对角化得到的LLL态，被发现是由（1，1，1）Halperin两分量变分波函数很好地描述，也代表了自旋旋转WM。计算的LLL波函数的分析，使一个二维的广义Girardeau一维“费米子化”计划，最初调用玻色子型波函数映射到那些无自旋费米子。
2020-10-15 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
How to make a quantum black hole with ultra-cold gases
在光晶格上实现量子场论是量子模拟的一个重要课题。我们认为，这样的努力将导致量子黑洞的实验实现。其基本思想是通过全息原理构造与量子引力系统等价的非引力系统。这里的“等同”意味着两种理论甚至在原则上也不能区分。因此，如果全息原理是正确的，那么我们可以通过在光晶格上设计非引力系统来创造实际的量子黑洞。在本演示中，我们考虑最简单的例子：Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型。我们设计了一个利用超冷费米子原子如锂-6来建立SYK模型的实验方案。
2017-09-21 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
