Superradiance for atoms trapped along a photonic crystal waveguide
报道了囚禁在光子晶体波导近场中的原子的超辐射现象。通过在铯原子的D $_1$跃迁附近制作带边的光子晶体波导，实现了囚禁原子与导模光子之间的强相互作用。短脉冲激发后，我们记录的导模发射的衰减，并找到一个超辐射发射率标度为$\barΓ_{\rm SR}\propto\bar{N}\cdotΓ_{\rm 1D}$的平均原子数$0.19 \lesssim \bar{N} \lesssim 2.6$原子，其中$Γ_{\rm 1D}/Γ_0 =1.1\pm0.1$是峰值单原子辐射衰减率到PCW导模和$Γ_{0}$是爱因斯坦- $A$系数的自由空间。这些进展为研究多体体系中光子介导的原子-原子相互作用提供了新的工具。
2015-03-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Large Bragg Reflection from One-Dimensional Chains of Trapped Atoms Near a Nanoscale Waveguide
我们报道了在一维纳米波导附近捕获的冷原子阵列的大布拉格反射的实验观察。通过使用一个光晶格在倏逝场周围的周期几乎相称的共振波长的电光晶体，我们观察到高达75%的反射率的导模。每个原子都表现为部分反射镜，并且大约2000个原子的有序链足以实现有效的布拉格镜。测量的反射光谱作为一个功能的晶格周期和探测偏振的报告。后者显示了纳米级波导的手征特性对这种反射的影响。在耦合到自旋系统的一维波导中控制光子传输的能力将使新的量子网络能力和对远程相互作用产生的多体效应的研究成为可能。
2016-09-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Trapped modes in finite quantum waveguides
无限量子波导中的拉普拉斯算子（例如，弯曲的带或扭曲的管）通常具有低于基本谱的点状本征值，其对应于有限L2范数的捕获本征模。我们重新审视这一声明的谐振器长，但有限的分支，我们称之为“有限波导”。虽然现在没有必要的频谱和所有的本征函数具有有限的L2范数，捕获可以被理解为分支内的本征函数的指数衰减。我们描述了一个一般的变分形式主义检测陷波模式在这样的谐振器。对于具有一般圆柱分支的有限长波导，我们得到了一个确定能捕获本征模的最小分支长度的充分条件。改变分支长度可以将某些本征模从非捕获状态切换到捕获状态。这些概念是针对几种典型的波导（L形，弯曲带，交叉的两个条纹等）。我们的结论是，在无限波导中的捕获的完善的理论可能是不完整的，需要进一步的发展被应用到微观量子器件。
2011-12-06 math-ph math.MP quant-ph
Optomechanics of Levitated Dielectric Particles
本文综述了近年来真空中光阱微球和纳米粒子的光力学研究工作，这些研究为宏观量子力学和超灵敏力检测提供了理想的系统。真空中的光学捕获粒子具有机械质量品质因数，因为它与热环境良好隔离。它的振荡频率可以通过改变捕获激光器的功率来实时调谐。此外，真空中的光学捕获粒子可以自由旋转，这是一种在箝位机械振荡器中不存在的独特性质。本文主要介绍了空气和真空中介质粒子的光阱研究现状，室温下介质粒子的布朗运动，布朗运动的反馈冷却和腔冷却。我们也将讨论利用光阱介电粒子来研究宏观量子力学和超灵敏力检测。应用范围从创建宏观薛定谔猫态，测试量子波函数的客观坍缩模型，测量卡西米尔力，搜索短程非牛顿引力，以检测引力波。
2013-08-21 physics.optics quant-ph
Electromagnetically Induced Transparency in optically trapped rubidium atoms
我们证明了电磁感应透明（EIT）的样品中的铷原子，被困在一个光学偶极陷阱。将少量的$σ^-$偏振光混合到弱的$σ^+$偏振探测光脉冲中，可以同时测量原子介质的吸收和色散特性。小至4 kHz的功能已被检测到的吸收线与20 MHz的线宽。
2007-01-10 quant-ph
Systematic design of a robust half-W1 photonic crystal waveguide for interfacing slow light and trapped cold atoms
提出基于高折射率 GaInP 平板的 half-W1 光子晶体波导设计，实现强 chiral coupling 与双色偶极阱，提升波导 QED 实验控制水平。
2024-01-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Femtosecond laser written waveguides in sapphire for visible light delivery
Infineon Technologies Austria AG（英飞凌奥地利股份公司）；Institut für Physik, Universität Graz（格拉茨大学物理研究所）；Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）；JOANNEUM RESEARCH（约阿内姆研究）
本研究通过飞秒激光在Sapphire中刻写弯曲波导，实现728nm光的单模传输，损耗为1.9(3)dB/cm，展示了在Sapphire中构建集成光学波导的潜力。
2024-10-14 physics.optics quant-ph
Light Scattering From an Atomic Array Trapped Near a One-Dimensional Nanoscale Waveguide: a Microscopic Approach
原子阵列和一维亚波长波导的耦合产生了有趣的光子输运性质，例如最近的大布拉格反射的实验演示，并为量子非线性光学领域的各种潜在应用铺平了道路。在这里，我们提出了一个理论分析的过程中，单光子散射在这种配置使用一个完整的微观方法。基于这种形式主义，我们分析了不同的散射通道从有序或无序阵列的光谱依赖性。该方法完全适用于简并基态能级结构的准一维多能级原子阵列的单光子散射。我们的方法提供了一个重要的框架，不仅包括瑞利，但也拉曼通道的合作散射过程的微观描述。
2017-11-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Single collective excitation of an atomic array trapped along a waveguide: a study of cooperative emission for different atomic chain configurations
在纳米尺度波导附近捕获的有序原子阵列提供了原始的光-物质界面，在量子信息和量子非线性光学中具有应用。在这里，我们研究了一个单一的集体原子激发耦合到波导在不同的配置衰减动力学。原子排列成线性阵列，只有一部分原子被激发到超辐射模式并将光发射到波导中。位于一侧或两侧的额外原子链起被动作用，反射或吸收这种发射。我们表明，当改变的几何形状，这样的一维原子系统可以能够重定向发射的光，定向减少或增强它，并在某些情况下，本地化它在一个由原子镜界定系统形成的腔。
2021-04-12 physics.atom-ph quant-ph
A route to observing ponderomotive entanglement with optically trapped mirrors
两个失谐激光束的辐射压力可以创建一个稳定的陷阱悬腔镜，在这里，它示出了这样的配置纠缠的输出光场通过与镜子的相互作用。在腔内，光机械系统也可以变得纠缠。纠缠度的量化频谱使用对数负。纠缠生存在实验上可达到的制度克级质量的热噪声在室温下。
2008-03-27 quant-ph
Doppler cooling of an optically dense cloud of trapped atoms
本文研究了用激光冷却极化囚禁原子云到多普勒温度的一般技术。利用偏振光的一维光学糖蜜冷却阱中原子的轴向运动自由度。径向自由度的冷却可以通过光学致密云中散射光子的再吸收来模拟。我们目前的实验结果的铬原子云的磁阱。一个简单的模型的基础上速率方程与实验结果定量一致。这个方案使我们能够很容易地准备一个稠密的原子云在磁阱与理想的蒸发冷却的起始条件。
2002-08-20 quant-ph
Entangling the motion of two optically trapped objects via time-modulated driving fields
我们研究了两个被束缚的光阱微盘在单个腔中运动自由度的纠缠。通过适当地选择被困物体在光学腔中的位置并驱动腔的适当模式，可以使系统具有线性和二次光机械耦合。我们表明，通过时间调制的输入激光，可以产生两个系留微盘的基本振动模式之间的参数耦合。在适当选择调制频率的情况下，该机制可以通过双模压缩过程，在较长的时间限制内驱动微盘的运动进入不可分离状态。我们在数值上确认了我们的计划的性能，目前的技术和简要讨论了实验装置，可用于检测这种纠缠采用二次耦合。我们还评论的角度产生这种纠缠之间的振荡的光悬浮纳米球。
2014-08-14 quant-ph
Photon transport mediated by an atomic chain trapped along a photonic crystal waveguide
从理论上研究了弱相干输入光场被耦合到一维光子晶体波导中的$Λ$型原子系综散射的输运性质。在我们的模型中，原子随机地位于晶格中沿晶轴。我们分析了由可调谐长程原子相互作用介导的透射光谱，并观察到最高能量下降。结果表明，最高能量凹陷位置与原子数有关，这为发射极-波导系统提供了一种精确的测量工具。我们还量化了高斯非均匀加宽和失相对透射光谱的影响，得出结论，最高能量的倾角是免疫的非均匀加宽和失相。此外，我们还研究了反射光场的光子-光子关联，并观察到了量子拍频。随着原子与光子晶体波导耦合的研究取得巨大进展，我们的研究结果有望在不久的将来在实验上实现。
2018-07-17 quant-ph
Spin-based magnetic detection of optically trapped single cell in microfluidic channel
Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
本文提出一种结合量子磁力计与光学镊子的磁学检测方法，用于高精度单细胞分析，能有效克服生物组织中的荧光检测挑战。
2026-04-05 physics.optics quant-ph
Single-photon manipulations based on optically-controlled chiral couplings in waveguide structures of Rydberg giant atoms
本文提出基于里德伯巨型原子波导的光控手性耦合平台，实现可切换的非互易光子散射和高效频率转换，为手性量子光学提供新方案。
2023-12-20 quant-ph
Localized vibrational modes in waveguide quantum optomechanics with spontaneously broken PT symmetry
我们从理论上研究了两个振动的量子发射体被困在一维波导附近并与传播的光子相互作用。我们证明，在政权的强光机相互作用的光致耦合的发射器振动可以导致形成的空间局域化的振动模式，表现出宇称-时间（PT）对称性破缺。这些局域振动可以解释为准经典能谱中的拓扑缺陷。
2021-06-29 physics.optics quant-ph
Suppression of Dephasing of Optically Trapped Atoms
超冷原子被囚禁在光学偶极阱中，并处于超精细基态的相干叠加态，当它们与环境相互作用时会产生退相干。我们证明，在“回波”实验中，这是由机制，如瑞利散射，可以抑制使用一个新的脉冲序列的相干性损失。我们还表明，相干时间，然后有限的混合到其他振动能级的陷阱和有限寿命的内部量子态的原子。
2003-07-29 physics.atom-ph quant-ph
Analysis of a quantum logic device based on dipole-dipole interactions of optically trapped Rydberg atoms
本文详细分析和设计了一种基于光阱中原子间里德伯态偶极-偶极耦合相互作用的中性原子量子逻辑器件。列举了导致退相干和保真度损失的主要物理机制。我们的研究结果支持在MHz速率下执行单和双量子比特门的可行性，对于每个操作，退相干概率和保真度误差在$10^{-3}$的水平。目前的局限性和可能的方法，以进一步改善设备进行了讨论。
2005-02-13 quant-ph
Photon molecules in atomic gases trapped near photonic crystal waveguides
实现支持单个光子之间的鲁棒、可控相互作用的系统是非线性光学的一个令人兴奋的前沿。为此，最近出现的一种方法是利用原子相互作用在光子之间产生强烈的空间非局域相互作用。特别是，有效的相互作用已经成功地通过激发到里德堡能级的原子之间的相互作用。在这里，我们研究了另一种方法，其中原子相互作用通过它们与光子晶体波导的共同耦合而产生。这种技术利用了通过结构本身的色散工程分别定制相互作用的强度和范围的能力，这可以导致定性的新类型的现象。作为一个例子，我们讨论了相关透明窗口的形成，其中一定数量和形状的光子态选择性地通过系统传播。通过这种技术，我们特别表明，人们可以创建类似分子的潜力，导致光子对的分子束缚态。
2015-11-03 quant-ph
Bistability and squeezing of the librational mode of an optically trapped nanoparticle
本文系统地研究了激光囚禁的悬浮非球形纳米粒子的振动模的压缩特性。通过将该模式的非线性系数展开到四阶的自由振动角$θ$，发现该模式的非线性系数只与纳米粒子的尺寸和材料有关，而与俘获势的形状无关。当驱动频率红失谐到自由振动模时，出现了双稳态和滞后现象。在蓝失谐区，我们详细地研究了振动模方差的压缩，这在角动量和角动量的测量中有潜在的应用。
2017-07-11 quant-ph
Implementation of Chiral Quantum Optics with Rydberg and Trapped-ion Setups
我们提出了两种实现手征量子网络的方案，其中代表节点的两能级系统通过定向发射到离散波导中相互作用，如T。Ramos等人[Phys. Rev. A 93，062104（2016）]。第一种实现方式通过原子链中的里德伯态实现自旋波导，而第二种实现方式通过一串被困离子的局部振动实现声子波导。对于这两种结构，我们表明，强手征可以通过适当的设计合成规范场的节点耦合到波导。在里德伯的情况下，这是通过偶极-偶极相互作用中的固有自旋轨道耦合实现的，而对于被捕获的离子，它是通过工程边带跃迁获得的。我们考虑到长程耦合，自然出现在这些实现，讨论有用的实验参数，并分析潜在的误差源。最后，我们描述了在最先进技术的这些实现中可以观察到的效应，例如纠缠二聚体态的驱动耗散形成。
2016-06-23 cond-mat.other physics.atom-ph physics.optics
Hyperfine Spectroscopy of Optically Trapped Atoms
我们对囚禁在远离共振光阱中的$^{85}$ Rb原子的超精细分裂进行了光谱研究。存在的空间依赖的移位的能级示出诱导固有的退相效应，这会导致光谱线的加宽，因此在一个更快的速率比均匀的自发光子散射所造成的原子相干性的非均匀损失。我们在这里提出了一些方法来减少这种不均匀的加宽，陷阱的几何形状，额外的激光场，和新颖的微波脉冲序列的基础上。然后，我们展示了如何超精细光谱可以用来研究光囚禁原子的量子动力学。
2004-09-28 cond-mat.soft nlin.CD physics.atom-ph
Integrated waveguides and deterministically positioned nitrogen vacancy centers in diamond created by femtosecond laser writing
金刚石的氮空位（NV）中心是一种具有长自旋相干时间的光学活性缺陷，在高效的纳米磁学和量子信息处理方案中显示出巨大的潜力。近年来，利用飞秒激光写入技术在金刚石中成功地制备出了掩埋的三维光波导和高质量的单纳米线。然而，到目前为止，将这些技术结合起来一直是一个突出的挑战。在这项工作中，我们在量子级金刚石中制造激光写入的光子波导，这些光子波导在微米分辨率内对准单个激光写入的NV，从而实现提供确定性定位的波导耦合NV的集成平台。这种制造技术为单光子在NV之间的片上光学路由和光学集成的基于自旋的感测开辟了道路。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fano Resonance in Excitation Spectroscopy and Cooling of an Optically Trapped Single Atom
本研究针对光阱中单中性原子的冷却需求，采用电磁感应透明（EIT）技术实现冷却，在荧光激发光谱中观测到Fano共振，最终温度达约6 μK，较偏振梯度冷却效果提升一倍。
2023-12-11 physics.atom-ph quant-ph
Asymmetric comb waveguide for strong interactions between atoms and light
耦合量子发射器和纳米结构，特别是冷原子和波导，最近引起了很大的兴趣，由于前所未有的可能性工程光-物质相互作用。然而，这些有前途的概念的实施受到各种理论和实验问题的阻碍。在这项工作中，我们提出了一种新型的周期性介质波导，提供了强相互作用之间的原子和引导光子与一个不寻常的色散。我们设计了一个非对称梳状波导，支持慢模式与四次（而不是二次）的色散和电场，延伸到空气包层与原子的最佳相互作用。我们计算了两个导模在与原子跃迁失谐的频率下形成的光阱势。我们发现，冷铷原子可以被困在1.3-mK深的势阱中的结构接近100 nm。对于被困在该位置的原子，进入引导光子的发射在很大程度上是有利的，β因子高达0.88，进入慢模式的辐射衰减率比自由空间衰减率大10倍。
2022-03-24 physics.optics quant-ph
Hybrid Quantum System of a Nanofiber Mode Coupled to Two Chains of Optically Trapped Atoms
利用渐缩光场对冷原子进行捕获和光学界面作用，构成了一种新型的可控的混合量子系统。原子被捕获在两个平行的一维光晶格中，该晶格由非常靠近样品表面相对侧的适当的远蓝和红失谐倏逝场模式产生。每个光晶格的集体电子激发（激子）共振耦合到第二晶格，形成对称和反对称公共激子。相反，单个原子偶极-偶极相互作用的逆立方依赖性，我们解析地发现一个指数衰减的耦合强度与晶格之间的距离。由此产生的对称（亮）激子与共振光子相互作用形成光纤极化激元，可以通过线性光谱观察到。对于足够大的波矢，极化子衰减到自由空间的速率大大降低，这应该使该系统成为实现原子系综之间的远程量子通信的理想选择。
2010-06-11 quant-ph
Quantum Memory with Optically Trapped Atoms
报道了在远失谐光偶极阱中实现原子集体态量子存储的实验研究。集体原子态的产生是由拉曼散射光子的检测预示的，并伴随着在原子系综中的存储。光偶极阱在量子存储过程中对原子提供了限制，同时保持了原子的相干性。我们通过拉曼散射产生的光子对的互相关和存储在存储器中的原子态的检索来探测量子存储。非经典的相关性观察到的存储时间高达60微秒。
2008-08-20 quant-ph
Process tomography of dynamical decoupling in a dense optically trapped atomic ensemble
原子系综在量子信息科学中有许多潜在的应用。由于集体增强，在高密度下使用系综增加了量子操作的整体效率，但同时也增加了碰撞率并导致更快的退相干。在这里，我们报告的实验与光学捕获的87 Rb原子演示了20倍的相干时间增加时，应用动态去耦序列与超过200 π脉冲。我们进行量子过程层析成像，并表明，使用去耦方案的光学深度为230的密集系综可以用作原子存储器的相干时间超过3秒。
2010-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus quant-ph
Synthetic cooling translational mode of an optically trapped nanoparticle through librational mode
我们系统地研究了光悬浮非球形纳米粒子的多稳定性行为和平移和平移模式的冷却。将囚禁势展开到平动自由度和平动自由度的四阶，导出了它们的非线性和非线性耦合。通过稳定性分析，我们发现当平动驱动和平动驱动都是红失谐时，系统呈现多重稳定性。当且仅当这两个驱动器都是蓝色失谐时，系统才稳定。在定态区，我们利用平动模研究了平动模的综合冷却方案。我们发现，匹配这两种模式的驱动幅度和适当的空气压力可以优化合成冷却。将反馈冷却与合成冷却相结合，可以大大提高合成冷却极限。
2018-05-07 quant-ph
Electron spin resonance of nitrogen-vacancy centers in optically trapped nanodiamonds
使用光镊装置，我们展示了三维控制的纳米金刚石在溶液中的同时读出的基态电子自旋共振（ESR）跃迁的金刚石氮空位（NV）的颜色中心的合奏。尽管运动和随机取向的NV中心悬浮在光阱中，我们观察到不同的峰在测量的ESR光谱定性类似于相同的测量散装。考虑到随机动力学，我们模拟了在外部施加的磁场中观察到的ESR谱，以使溶液中的直流磁力测定法成为可能。根据ESR谱线形状的变化，我们估计直流磁场灵敏度约为50微特斯拉/赫兹^[1/2]。该技术可以提供用于在流体环境和生物物理系统中进行基于自旋的磁、电和热感测的途径，现有的扫描探针技术无法实现该途径。
2012-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Triply magic conditions for microwave transitions of optically trapped alkali-metal atoms
我们发现了光阱碱金属原子微波跃迁的“三幻”条件（光偶极阱的双幻频率-强度条件加上幻磁场）。采用简并双光子过程引起的差分光频移（DLS）来补偿单光子过程引起的DLS。此外，由于DLS与线偏振光偶极阱中的磁场无关，因此可以独立地应用磁场的魔性条件。因此，“三重魔法”的条件可以同时实现。我们还通过实验证明了双幻数频率-强度条件以及与磁场的独立性。当满足三重幻数条件时，光阱原子的非均匀退相干和均匀退相干都将得到显著抑制，相干时间也将得到显著延长。
2020-01-14 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Walk in Position Space with Single Optically Trapped Atoms
量子漫步是著名的随机漫步的量子模拟，它构成了许多科学领域的模型和应用的基础。它的性质明显不同于经典的对应物，并可能导致广泛的应用在量子信息科学。在我们的实验中，我们实现了一个量子行走线上的单个中性原子的位置上的一维自旋相关的光晶格确定性离域。利用位置分辨荧光成像技术，对最终的波函数进行了局域量子态层析表征，并证明了其空间相干性。我们的系统允许观察量子到经典的转变，并铺平了道路的应用，如量子元胞自动机。
2009-07-09 quant-ph
Transition strength measurements to guide magic wavelength selection in optically trapped molecules
具有长相干时间的分子的光捕获对于量子信息和计量学中的许多协议是至关重要的。然而，限制被捕获分子寿命的因素仍然难以捉摸，需要对潜在的分子结构有更好的理解。在这里，我们表明，在弱的和深绑定的$^{88}$锶$_2$分子，结合\textit{ab initio}计算的振动线强度的测量，允许明确识别振动量子数。这反过来又使得能够构建精细的激发势能曲线，这些曲线可以选择有利于长振动相干性的魔波长。我们证明了拉比振荡之间的远分离的振动状态，持续近100毫秒。
2020-05-25 physics.atom-ph quant-ph
Resolved Raman sideband cooling of a single optically trapped cesium atom
提出一种对磁场不敏感的分辨拉曼边带冷却方案，通过单一超精细态内双光子拉曼过程，在50毫秒内使82%的单光阱铯原子达到三维运动基态，提升了长期稳定性。
2024-01-01 physics.atom-ph quant-ph
Coherence of a qubit stored in Zeeman levels of a single optically trapped atom
实验研究了Rb-87原子5S_（1/2），F=1超精细基态塞曼子态中量子比特的相干特性。自旋为1的单原子系统的拉莫尔旋进是通过在定义的初始自旋状态下制备原子，然后在可编程的自由演化期后测量所产生的状态来观察的。另外，通过执行量子态层析成像，收集关于自旋相干性的最大知识。通过使用主动磁场稳定并且不施加磁引导场，我们实现了T2*=75的横向和纵向失相时间。150 \mus，T1>0.5 ms。我们推导了单原子在近似简谐势阱中的光移分布，并表明所测得的原子自旋相干性主要受光阱势中剩余位置和状态相关效应的限制。改进的理解使更长的相干时间成为可能，这是未来应用于光晶格中原子的长距离量子通信和计算或贝尔不等式的无空洞测试的重要先决条件。
2011-07-25 quant-ph
Testing quantum physics in space using optically trapped nanospheres
空间技术的最新发展，如用于无阻力控制、热屏蔽、超稳定激光源和稳定光学腔的微推进系统，为利用光阱电介质球进行量子光学机械实验提供了理想的平台。在这里，我们将概述最近的研究结果，旨在实现MAQRO空间任务，以测试量子物理学的基础在一个参数制度的数量级超出现有的实验。特别是，我们将讨论DECIDE，这是一个准备然后研究薛定谔猫型状态的实验，其中半径约为100 nm的介电纳米球是在两个明显不同的位置同时叠加制备的。这种叠加导致了双缝干涉，干涉图样的可见性将与量子理论的预测进行比较。当我们的测试对象接近宏观尺寸时，这种方法允许测试可能与量子理论的偏差。有了DECIDE，就有可能明确地测试几个预测这种偏差的著名理论模型，例如：Diósi-Pensrose模型，Ghirardi，Rimini，Weber和Pearle的连续自发局部化模型，以及Károlyházy模型。
2013-07-26 quant-ph
Atom-molecule collisions in an optically trapped gas
在CO $\_2$激光偶极阱中研究了铯原子与铯$\_2$分子的冷非弹性碰撞.非弹性原子-分子碰撞可以用速率系数$\sim 2.5 \times 10^{-11} $ cm $^3$ s $^{-1}$观测和测量，主要与分子振转态的布居无关。纯原子和分子样品的寿命基本上受到静止气体碰撞的限制。纯分子陷阱的寿命范围为0.3 -1秒，比原子陷阱小四倍，这也是在纯磁陷阱中观察到的。我们给出了分子-分子非弹性碰撞速率的估计为$\sim 10^{-11}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$ .
2005-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Theoretical treatment of the interaction between two-level atoms and periodic waveguides
研究了光在周期波导中与二能级原子的耦合输运。利用光学布洛赫方程和光子模式理论，导出了囚禁在周期波导中的单原子散射矩阵的半解析表达式。推导是通用的，因为表达式适用于任何周期性光子或等离子体波导。它为研究周期波导中光子介导的多原子相互作用产生的集体效应提供了基本的基础。
2015-06-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Asymmetric quantum Rabi model, trap-dipole resonance, and quantum gates with optically trapped ultracold polar molecules
Center for Theoretical Physics and School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心及物理与光电工程学院）
本文发现光阱中超冷极性分子的量子化运动可实现非对称量子拉比模型，并导致陷阱-偶极共振，通过引入快速iSWAP门和任意控制相位门，实现了高保真度的量子计算。
2026-05-22 quant-ph
Gate fidelity, dephasing, and "magic" trapping of optically trapped neutral atom
门操作的保真度和被囚禁在光偶极阱中的中性原子的相干时间是应用的优点。囚禁原子的运动是影响门保真度和相干时间的关键因素之一。在分析这种影响时，将该运动视为经典振子。这里我们把原子的运动看作量子振荡器。在分析量子门的保真度和退相干时，考虑了原子振动态的布居数。我们表明，相干旋转门的保真度是显着的热囚禁原子的温度限制。我们还证明了如果微分频移稳定且振动态不发生变化，则由于原子热运动引起的两个超精细态之间的退相可以自然地再相位化。还讨论了陷阱激光强度起伏引起的退相干。通过将原子冷却到振动基态和/或使用蓝失谐陷阱，可以显著提高门保真度和相干时间。更重要的是，我们提出了一个“魔术”的捕获条件，准备原子进入特定的振动状态。
2022-08-01 quant-ph
Nanowire photonic crystal waveguides for single-atom trapping and strong light-matter interactions
我们提出了一个全面的研究色散工程纳米线光子晶体波导适用于量子光学和原子物理学与光学囚禁原子的实验。提供了详细的设计方法和规格，是用于创建在近红外低光损耗的氮化硅波导的加工步骤。波导的光学特性和功率处理能力的测量也提出。
2014-02-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Extended coherence time on the clock transition of optically trapped Rubidium
光阱系综对于频率测量和量子存储器是至关重要的，但通常由于不均匀的密度和光位移而遭受强烈的失相。我们证明了一个急剧增加的相干时间为21秒的磁场不敏感的时钟过渡的Rb-87应用最近发现的自旋自重相。这一结果证实了这种新机制的一般性质，从而表明它在原子钟和量子存储器中的适用性。对所有相关频移和噪声贡献的系统研究得出2.4E-11 x tau^（-1/2）的稳定性，其中tau是积分时间，单位为秒。基于一系列的技术改进，预计所提出的频率标准可以在一个潜在的更紧凑的设置中与微波喷泉钟的稳定性相媲美。
2011-03-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coherent scattering of low mass dark matter from optically trapped sensors
我们提出了一个寻找低质量的暗物质粒子通过动量反冲所造成的散射被困，纳米尺度的对象。我们的预测表明，即使有一个适度的fg质量传感器阵列，参数空间超出了现有的实验可以探索。较小的情况下，银质量传感器也进行了分析-其中暗物质可以相干地从整个传感器散射-使散射截面相对于与单个原子核的相互作用有很大的增强。这种传感器的大型阵列有可能探索新的参数空间低至10千电子伏的暗物质质量。如果这种传感器探测到来自暗物质的反冲，它们固有的方向灵敏度将允许明确识别暗物质信号。
2022-03-09 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Optically-Trapped Nanodiamond-Relaxometry Detection of Nanomolar Paramagnetic Spins in Aqueous Environments
针对水溶液环境中纳米尺度传感的挑战，提出在光捕获荧光纳米金刚石中利用氮空位中心进行弛豫测量，实现对顺磁离子Gd3+的高度可重复纳摩尔灵敏度检测，并结合理论模型为生物相关条件下的顺磁离子传感奠定基础。
2024-11-20 physics.bio-ph quant-ph
Imaging and localizing individual atoms interfaced with a nanophotonic waveguide
单粒子分辨荧光成像是冷原子物理学中的一项使能技术。然而，到目前为止，这种技术还不适用于纳米光子原子光接口。在这里，我们的图像单原子被捕获和光学接口使用光学反射镜。近共振光从原子散射并成像，同时通过简并拉曼冷却抵消加热机制。我们在150毫秒内检测被困原子，并记录给定原子的图像序列。在我们的技术的基础上，我们进行了两个实验，其条件是纳米纤维捕获原子的数量和位置。我们测量了纳米纤维引导的共振光的传输，并验证了其指数缩放在几个原子的限制，根据比尔-朗伯定律。此外，依赖于原子间的距离，我们观察到的两个同时被困原子发射到的光场的干涉。所展示的技术能够实现后选择和可能的反馈方案，从而为新一代量子纳米光子学实验开辟了道路。
2020-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Adiabatic Quantum State Manipulation of Single Trapped Atoms
我们使用微波诱导绝热通道内的光学囚禁单个中性Cs原子的字符串的选择性自旋翻转。我们利用磁场梯度使原子的跃迁频率随位置变化。为了翻转选定原子的自旋，我们用光学方法测量它的位置，并在其各自的共振频率上扫描微波频率。我们分析了该方案的寻址分辨率和实验鲁棒性。此外，我们表明，绝热自旋翻转也可以诱导与一个固定的微波频率确定性运输的原子通过共振的位置。
2005-05-31 quant-ph
Hierarchical dimensional crossover of an optically-trapped quantum gas with disorder
在任何试图建立低维物理学的尝试中，交叉性都是不可或缺的成分，在基础水平上研究维度交叉是具有挑战性的。本文的目的是研究层次维度交叉，即从三维到准二维再到一维的交叉。我们的系统包括一个3D玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）被困在一个各向异性的二维光晶格，其特征在于晶格深度$V_1$沿$x$方向和$V_2$沿$y$方向，分别通过$V_1$和$V_2$控制的层次维度交叉。我们解析地导出了系统的基态能量、量子损耗和超流密度。我们的结果表明了量子涨落行为中的3D-quasi-2D-1D维交叉。我们的方案可能的实验实现的条件进行了讨论。
2022-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Controlled Collisions for Multiparticle Entanglement of Optically Trapped Atoms
纠缠是量子力学的核心，近年来已被确定为量子信息处理和计算的重要资源。因此，创造高度纠缠的多粒子态是现代实验量子力学最具挑战性的目标之一，涉及基本问题以及实际应用。在这里，我们报告的实验实现的控制碰撞单个相邻的中性原子被困在周期性的光晶格的潜力。这些受控的相互作用充当晶格中相邻原子之间的量子门阵列，并且它们的大规模并行操作允许在单个操作步骤中创建高度纠缠态，而与系统的大小无关。在实验中，我们观察到了多体系统中的相干纠缠-解纠缠演化依赖于相邻原子碰撞过程中获得的相移。这种动力学表明了高度纠缠的多体状态，为理论和实验提供了新的机会。
2003-08-14 cond-mat.soft quant-ph
Optically guided linear Mach Zehnder atom interferometer
我们演示了一个水平的，线性引导马赫曾德尔原子干涉仪在光波导。作为原理验证实验，干涉仪利用磁不敏感的玻色-爱因斯坦凝聚体|F=1，mF=0>铷-87作为加速度敏感试验质量的状态。我们获得了对da = 7 × 10 ^-4 m/s^2的加速度的适度灵敏度。我们的条纹可见度高达38%，在这种光导原子干涉仪。我们观察到超过半秒的波导中的飞行时间，展示了我们的光导用于未来传感器的实用性。
2012-12-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
A superconducting on-chip microwave cavity for tunable hybrid systems with optically trapped Rydberg atoms
本文面向超导片上微波电路与光阱超冷原子混合系统，优化超导芯片和微波腔设计以实现对铷原子里德伯跃迁的可调谐强耦合，并通过实验表征腔特性，为在稀释制冷机中实现接近强耦合的混合量子平台奠定基础。
2025-03-07 cond-mat.supr-con quant-ph
A versatile quantum simulator for coupled oscillators using a 1D chain of atoms trapped near an optical nanofiber
纳米光子光波导的横向受限传播模式可以有效地调解无限程力。我们表明，对于一个线性链的粒子被困在波导的倏逝场，横向照明与一组合适的激光频率应该允许实现耦合振荡器量子模拟器与时间相关的和广泛可控的所有到所有的相互作用。在模拟库仑相互作用的振荡器的能谱的例子中，我们表明，不同的有效耦合几何形状可以通过适当选择的激光照射条件进行高精度的仿真。类似地，基本量子门可以在能量基础以及相干态基础中在任意选择的振荡器对之间选择性地实现。系统动态和状态的关键特性可以通过分析耦合输出的光纤场来连续监测。
2021-05-07 quant-ph
Integrated optical addressing of a trapped ytterbium ion
我们报告的加热速率和光致电荷的表征上的微加工表面离子阱集成波导。微加工表面离子阱作为量子信息平台，由于其可扩展性和可制造性而受到相当大的关注。在这里，我们的特点交付435 nm的光通过波导和衍射耦合器到一个单一的镱离子在一个紧凑的陷阱。我们在室温下测量$0.78\pm0.05$ q/ms的轴向加热速率，并且没有看到由于波导的存在而增加。此外，由于暴露的电介质外耦合器的充电引起的电场在初始移位之后在正常操作下稳定。稳定后的频率不稳定性测量为0.9 kHz。
2021-04-27 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Detecting dark matter using optically trapped Rydberg atom tweezer arrays
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The University of Tokyo（东京大学）；Kyoto University（京都大学）；KEK（高能加速器研究机构）；Tohoku University（东北大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本文提出利用瑞利德堡原子陷阱阵列探测波状暗物质的新方案，通过观察暗物质诱导的电场引起的激发来探测暗物质，利用磁场的塞曼和磁化率移位扫描暗物质质量，以暗光子暗物质为例展示其高灵敏度探测暗光子耦合强度和质量参数空间的能力。
2026-05-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Entangled photon-pair generation in periodically-poled thin-film lithium niobate waveguides
我们报告的时间频率纠缠光子对和预示着单光子在电信波长的测量，产生使用一个双极化，锂的绝缘体（LNOI）波导泵浦光二极管激光器。我们在高对亮度下实现了高的符合与偶然比（CAR）、低的条件自关联函数值[ $g^{(2)}$（0）]和高的双光子能量-时间Franson干涉可见性，这证明了纠缠光子对和预示的单光子的高质量。
2019-10-08 quant-ph
