Probing the Superfluid to Mott Insulator Transition at the Single Atom Level
光晶格中的量子气体提供了一个机会，在一个干净的，可调的系统实验实现和探索凝聚态模型。我们研究玻色-哈伯德模型在微观水平上使用单原子单晶格站点成像，我们的技术使空间和时间分辨的表征的数量统计的超流-莫特绝缘体量子相变。站点分辨探测的波动为我们提供了一个敏感的本地温度计，使我们能够识别微观异质结构的低熵莫特域，并使我们能够测量本地量子动力学，揭示令人惊讶的快速过渡时间尺度。我们的结果可以作为量子动力学理论研究的基准，并可能指导工程的低熵相在晶格中。
2010-06-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing atomic 'quantum grating' by collisions with charged projectiles
通过衍射光栅的原子的波函数获得规则的空间结构，并且另一个粒子与该原子的相互作用可以被认为是在由单个原子组成的“量子光栅”上的散射。通过与带电射弹的碰撞来探测这种“光栅”，揭示了由于其“狭缝”对过渡振幅的相干贡献而产生的干涉效应。特别是，从原子与快速离子碰撞中发射的电子的光谱表现出明显的干涉图案，其形状对碰撞速度非常敏感。
2020-02-21 quant-ph
Probing multiple-frequency atom-photon interactions with ultracold atoms
我们用多重射频场修饰原子，研究了外加探测场驱动下原子的跃迁谱。一个完整的理论描述，这丰富的频谱，我们发现允许的过渡，并确定其振幅使用的预解形式主义。实验上，我们观察到过渡到六阶的探测场使用射频光谱的玻色-爱因斯坦凝聚体被困在单和多射频修饰的潜力。我们发现理论和实验之间非常吻合，包括预测和验证以前未观察到的过渡，即使在单射频的情况下。
2019-09-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing the dynamic structure factor of a neutral Fermi superfluid along the BCS-BEC crossover using atomic impurity qubits
研究了一个被非简谐势捕获的杂质原子，浸入到冷原子费米气体中，通过相互吸引实现了从Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）超流体到玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的跃迁.考虑到量子比特包括最低的两个振动能量本征态的杂质，我们证明了它的动力学探测的平衡密度波动编码的动态结构因子的超流体。因此，观察杂质的演变，以促进非破坏性测量的超流序参量和集体和单粒子激发光谱之间的联系。我们的设置构成了一个新的模型，一个开放量子系统与热库相互作用，后者支持玻色子和费米子激发，也相互耦合。
2016-12-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Optical Nanofibers for Manipulating and Probing Single-Atom Fluorescence
我们演示了如何光学纳米纤维可用于操纵和探测单原子荧光。我们表明，荧光光子从一个非常小的原子数，平均原子数小于0.1，周围的光子可以很容易地观察到通过单模光纤下的共振激光照射。我们还表明，光学纳米纤维使我们能够探测原子和表面之间的范德华相互作用，通过观察荧光激发光谱的高精度。
2006-10-17 quant-ph
Probing mechanical quantum coherence with an ultracold-atom probe
我们提出了一个基于纳米悬臂梁与旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的磁耦合（由磁尖介导）来探测纳米悬臂梁状态下的量子相干性的方案.通过将BEC映射到转子中，它与悬臂的耦合导致陀螺运动，其性质取决于悬臂的状态：转子角动量的一个分量的动力学与悬臂状态中的量子相干性的存在严格相关。我们还建议一个检测方案依赖于法拉第旋转，它只产生一个非常小的反作用的BEC，因此它是适合于连续检测悬臂梁的动态。
2011-12-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing atom-surface interactions from tunneling-time measurements via rotation-transport on an atom chip
Bates College（贝茨学院）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；MajuLab, International Joint Research Unit IRL 3654, CNRS, Université Côte d’Azur, Sorbonne Université, National University of Singapore, Nanyang Technological University（MajuLab（国际联合研究单位IRL 3654），法国国家科学研究中心，蔚蓝海岸大学，索邦大学，新加坡国立大学，南洋理工大学）；LP2N, Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences, Université de Bordeaux-IOGS-CNRS:UMR 5298（LP2N，光子、数字与纳米科学实验室，波尔多大学-高等光学学校-法国国家科学研究中心：联合研究单位5298）
通过原子芯片上的旋转输运测量隧道时间，研究原子-表面相互作用并提取Casimir-Polder力系数。
2026-02-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing light forces on cold atoms by noise correlation spectroscopy
电磁感应透明（EIT）中的增强的灵敏度可以通过在过程中所涉及的场之间使用噪声相关光谱来获得。在这里，我们调查EIT在一个冷（$< 1$ mK）铷蒸气和证明灵敏度检测弱光诱导力的原子。一个理论模型的开发，并显示出良好的协议与我们的测量，使所观察到的效果的属性的原子状态耦合到他们的运动。这些影响在平均场的测量中仍然没有被注意到，但在它们的相关性中却清楚地表现出来。
2018-08-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Nondestructive Probing of Means, Variances, and Correlations of Ultracold-Atomic-System Densities via Qubit Impurities
我们展示了杂质原子如何测量超冷原子气体密度的矩，使用一维晶格中玻色子的例子。这建立在通过测量浸没量子位的失相来探测系统的工作基础上。我们发现这种失相是由一个类似于概率论的特征函数的函数捕获的，其中的导数在短时间内揭示了量子位耦合的系统算子的时刻。对于由杂质原子形成的量子位，在超冷原子的系统中，该算子可以是系统在杂质位置处的密度，并且因此，原子密度的均值、方差和相关性是可访问的。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Probing Surface-Bound Atoms with Quantum Nanophotonics
在离表面超短距离处对原子的量子控制将为量子光学开辟一个新的范例，并为近表面物理的研究提供一种新的工具。在这里，我们研究了弱束缚在热光学介质表面的原子的运动态。我们从理论上证明，尽管声子诱导的退相干，这些状态的量子化与优化的机械性能的双光子晶体。我们进一步表明，这是可能的影响他们的属性与额外的纳米纤维引导的光场，并建议外差荧光光谱探测光谱的量子化原子运动。将原子的光学控制扩展到更小的原子表面间距可以为量子通信创造机会，并促进表面物理学，量子光学和冷原子物理学的融合。
2021-04-22 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Probing spacetime fluctuations using cold atom traps
研究了一个粒子的位置振荡，该粒子模拟了一个被囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体的质心量子态与引力场的零点涨落的耦合。进行半经典分析，允许计算振荡的均方振幅。与量子电动力学中的兰姆位移类似，这引起了被捕获的凝聚体的能量的上移。我们发现，对于一个细长的陷阱，能量转移的规模与长度的平方以及与原子总数的立方。
2013-01-03 cond-mat.quant-gas gr-qc quant-ph
Probing the Crossover between Dynamical Phases with Local Correlations in a Rydberg Atom Array
Wuhan University of Technology（武汉理工大学）
通过局部关联函数探测磁序动态，揭示U_c(δ)临界参数关系，验证了在可扩展量子模拟器中观察复杂临界动态的可行性。
2025-12-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing unitary two-time correlations in a neutral atom quantum simulator
一般来说，测量幺正演化的量子力学两时间关联是具有挑战性的。在最近的一篇论文[P。Uhrich { \em等人}，物理学\修订版~ A { \bf 96}，022127（2017）]，已经指出该任务的相当大的简化发生在自旋- $1/2$晶格模型中，将这种测量带入这种模型的最先进或不久的将来的量子模拟器的范围内。在这里，我们讨论了在量子气体显微镜或微阱阵列的两个时间相关的测量方案的实验实施的挑战。我们提出了一个修改后的测量协议，减轻这些挑战，我们严格估计的准确性的协议，通过Lieb-Robinson界限。在这些界限的基础上，我们确定了一个参数制度，其中所提出的协议允许准确测量所需的两个时间的相关性。
2018-11-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Generating and probing a two-photon Fock state with a single atom in a cavity
在维持“源模“和“靶模”的腔中，用单个圆形里德伯原子制备了双光子Fock态。在三阶拉曼过程中，原子在目标中发射光子，同时将一个光子从源散射到目标中。最后的双光子态是通过用拉姆齐干涉法测量靶场在同一原子上引起的腔光位移来探测的。对其他多光子过程和一种新型微脉塞的扩展作了简要的讨论。
2001-11-21 quant-ph
Probing quantum vacuum geometrical effects with cold atoms
原子与波纹表面之间的横向Casimir-Polder力可以用来研究量子真空中的非平凡几何效应。在这里，我们以散射方法推导出该力的理论表达式，该方法考虑了波纹表面的光学特性。我们表明，大的修正“接近力近似”可以测量使用当今的技术与玻色-爱因斯坦凝聚体作为真空场传感器。
2007-09-13 quant-ph
Preparing and probing atomic number states with an atom interferometer
本文描述了双阱光晶格中原子的数压缩态和泊松态的受控加载和测量。这些状态被输入到原子干涉仪，该干涉仪通过将单个晶格位置对称地分裂成双阱来实现，从而允许单个位置中的原子独立地演化。然后这两条路径发生干涉，产生物质波双缝衍射图案。利用双缝衍射图样的时间演化来测量输入态的统计特性。我们的双阱晶格的灵活性提供了一种检测空晶格位置的存在的手段，这是确定莫特态纯度的一个重要且迄今为止尚未测量的因素。
2007-08-02 quant-ph
Creating and probing long-range order in atomic clouds
超冷原子与高Q光学环形腔中的光模相互作用可以使它们的运动同步。这种集体行为使得该系统在量子计算应用中非常有趣。本文致力于集体耦合的研究。我们报告的集体动力学的第一次观察和实现的激光器，其增益机制是基于集体原子反冲。我们表明，如果原子受到摩擦力，从无序分布开始，它们自发地形成一个移动的密度光栅。此外，我们证明了一维原子密度光栅可以通过布拉格散射探测。通过外差的布拉格反射光与参考光束，我们得到详细的信息引起的布拉格散射过程中的相移。
2005-11-29 quant-ph
Laser probing of atomic Cooper pairs
本文研究了一种由激光操纵的相互吸引的冷费米原子组成的气体。激光诱导从具有大的负散射长度的内部状态到几乎没有相互作用的内部状态的转变。这个过程可以看作是超导态和正常态之间原子布居的隧穿过程。它可以用来探测BCS-基态和测量超导序参量。
2000-01-24 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Simulating Compact Quantum Electrodynamics with ultracold atoms: Probing confinement and nonperturbative effects
近年来，人们对物质和规范场的量子场论效应的模拟产生了浓厚的兴趣。在最近的工作[物理学。107，275301（2011）]已经提出了一种使用玻色-爱因斯坦凝聚体来模拟紧凑量子电动力学（cQED）的方法。我们提出了另一种方法，它依赖于单个原子在光晶格，携带2l+1内部水平，这迅速收敛到cQED作为l的增加。这使得cQED在2+1维的弱耦合和强耦合机制的模拟，从而允许探测限制以及其他非微扰效应的理论。我们提供了一个明确的建设的情况下，l=1，这是足以模拟两个外部静电荷之间的约束效果。
2012-09-20 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
Spin squeezing and precision probing with light and samples of atoms in the gaussian approximation
研究了囚禁原子系综与连续波激光场的相互作用。对于充分极化的原子和偏振光场，我们可以用有效的位置和动量变量来近似原子的集体自旋角动量算符的非经典分量和场的Stokes矢量，并假定它们是高斯态。在这个近似下，我们提出了一个理论的压缩原子自旋的偏振旋转测量的探测光。我们推导出压缩的解析表达式，包括和不包括原子衰变和光子吸收引入的噪声效应。该理论很容易适用于非均匀光-原子耦合的情况[A. Kuzmich和T.A.B. Kennedy，Phys. Rev. Lett. Vol.92，030407（2004）]。作为一个特殊的情况下，我们展示了如何制定的理论，光学厚的样品切片的气体成块，每个只有小的光子吸收概率。我们对一个实际的探测和测量方案的分析表明，它是原子气体的最大压缩分量，决定了测量的准确性。
2004-06-21 quant-ph
Probing Coherent Many-Body Spin Dynamics in a Molecular Tweezer Array Quantum Simulator
Princeton University（普林斯顿大学）
研究利用可重构光学双阱阵列囚禁极性分子实现相互作用自旋模型的相干多体动力学，探索量子行走、磁子束缚态及磁子对的相干产生与湮灭等动力学行为，验证分子双阱阵列作为相互作用自旋模型量子模拟平台的可行性。
2026-03-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing a Bose-Einstein Condensate with an Atom Laser
一个脉冲原子激光器从玻色-爱因斯坦凝聚体被用来探测第二个目标凝聚体。目标凝聚体散射入射的原子激光脉冲。从散射原子的空间分布，可以推断出目标凝聚体的重要性质及其与探测脉冲的相互作用。作为一个例子，我们测量了s波散射长度，在低能碰撞中，它描述了|F= 1，m_F =-1>且|F= 2，m_F =0>~（87）Rb的超精细基态。
2008-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Probing quantum and thermal noise in an interacting many-body system
测量过程的概率特性是量子力学最令人困惑和着迷的方面之一。在多体系统中，量子力学噪声揭示了潜在的多体状态的非局域相关性。在这里，我们提供了一个完整的实验分析的拍摄到拍摄的干涉条纹对比度的变化对独立创建的一维玻色凝聚。分析不同的系统尺寸，我们观察到的交叉从热量子噪声，反映在一个特征变化的分布函数从泊松到Gumbel型，在良好的协议与理论预测的基础上的Luttinger液体形式主义。我们首次在一维原子凝聚体中观测到准长程序，这是一维系统量子涨落的一个标志。此外，我们的实验构成了第一次分析的量子噪声在相互作用的多体系统的完整分布。
2008-03-03 cond-mat.other quant-ph
Probing thermoelectric transport with cold atoms
我们提出了实验方案，以揭示热电和热效应的超冷费米子原子的输运性质，使用最近在ETH实现的双端设置。我们特别表明，对于两个水库具有相等的粒子数，但不同的温度最初，观察到的瞬态粒子数不平衡在平衡过程中是热电（非对角）传输系数的直接证据。这是塞贝克效应的时间依赖性模拟，并且可以提出珀耳帖效应的相应模拟。我们发现，除了热电耦合的收缩热电耦合也会出现由于有限的膨胀系数的水库。我们提出了一个理论分析的协议，并评估其可行性，估计相应的温度和粒子数的不平衡，在现实的当前实验条件。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing the quantum vacuum with an artificial atom in front of a mirror
真空的量子涨落是一种令人惊讶的基本自然现象。尽管被理解为虚光子的存在和消失，它们仍然对卡西米尔效应和原子寿命产生非常真实的影响，\emph{e.g.}。因此，工程真空波动对新兴技术变得越来越重要。在这里，我们使用“镜子”塑造真空波动，在空间中创建它们被抑制的区域。然后，当我们有效地将人造原子移入和移出这些区域时，测量原子寿命可以告诉我们波动的强度。我们观察到的最弱的涨落强度是0.02量子，比没有镜子的预期低50倍，这表明我们可以将原子隐藏在真空中。
2014-10-31 quant-ph
Probing Hilbert Space Fragmentation with Strongly Interacting Rydberg Atoms
本文提出在里德伯量子模拟器中利用强相互作用原子探测希尔伯特空间碎片化，通过映射到广义折叠XXZ模型，实现Krylov子空间遍历性的连续调控，并揭示无序诱导的对称选择性多体局域化转变。
2025-04-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing few-excitation eigenstates of interacting atoms on a lattice by observing their collective light emission in the far field
研究了一维相互作用二能级原子链与一个共同电磁库耦合的集体辐射。我们导出了系统的耗散少激发本征态，并分析了它们的静态性质，包括集体偶极矩和不同本征态之间的分支比。接下来，我们研究了动力学，并通过不同的远场观测值来表征这样一个系统发射或散射的光。在整个分析过程中，我们考虑了激发态的自发发射以及两种不同的泵浦场设置，并对比了非相互作用和强相互作用原子的两种极端情况。对于后一种情况，双激发子流形包含一个两体束缚态，我们发现这两种情况导致不同的动力学和远场签名。最后，我们利用这些签名来描述集体本征态的波函数。为此，我们确定了集体分支比和集体本征态波函数的动量分布之间的直接关系。这提供了一种方法来证明某些集体本征态的存在，并访问它们的波函数，而不需要单独寻址和/或操纵单个原子。
2015-01-07 physics.atom-ph quant-ph
Simulating and probing many-body quantum states in waveguide-QED systems with giant atoms
提出在巨型原子波导QED中模拟对角AAH模型的理论框架，利用波导光子介导相互作用并探测能谱，高精度再现Hofstadter蝴蝶谱并区分多体局域相与扩展相。
2025-02-15 quant-ph
Probing the statistics of coherent states by continuous wave mixing on a single artificial atom
研究了超导人工原子上连续相干波的四阶及高阶混频。观察和研究了原子与多光子弹性散射产生的不同阶非线性窄边峰。我们推导出峰值振幅的解析表达式，并表明，任何两个相邻的峰的比例是一个函数的驱动振幅和失谐。这归因于相干态中的光子分布，并为非经典相干波中的光子统计特性提供了一种度量。我们还证明了一个Autler-Townes分裂的侧峰，其规模与散射顺序的大小。
2018-09-13 quant-ph
Preparing two-atom entangled state in a cavity and probing it via quantum non-demolition measurement
我们提出了一个在泄漏腔中制备一对二能级原子之间最大纠缠态的概率方案，该方案不需要对系统演化和原子初始态进行精确的时间控制.我们发现，这个耗散系统的稳定状态是两个部分的混合物：要么是在他们的基态或在一个最大纠缠的原子。然后，通过在腔模上施加弱探测场，我们能够在不干扰原子系统的情况下区分这些状态，即，经由所述腔传输执行量子非破坏测量。在这个方案中，只有当原子系统处于纠缠态时，才有非零的腔传输，因此探测器中的一次点击就足以确保原子处于最大纠缠态。我们的方案依赖于干涉效应，因为它发生在电磁感应透明现象，使它的作品，即使在腔模式的衰减率比原子场耦合强得多的限制。
2013-07-08 quant-ph
Probing the quantum state of a guided atom laser pulse
我们描述了双色超辐射泵浦探测光谱作为一个分散粒子束的维格纳函数的层析探头。我们采用这种技术来表征超冷原子束的量子态，来自Rb-87玻色-爱因斯坦凝聚体，因为它在2.5 mm直径的圆波导中传播。我们的测量将上界置于由9（1）$\hbar$的300，000个原子束占据的纵向相空间面积上，并将下界置于相干长度上（L > 13微米）。这些结果与波导多轨道后的完全量子简并是一致的。
2006-06-07 cond-mat.soft quant-ph
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
Probing the Efimov discrete scaling in atom-molecule collision
离散Efimov标度行为，众所周知的低能量谱的三体束缚系统的大散射长度（幺正极限），被确定在能量依赖的原子-分子弹性截面的质量不平衡系统。这发生在一个重原子与质量为$m_H$的重原子和一个质量为$m_L \ll m_H$的轻原子形成的弱结合二聚体的碰撞中。接近重-轻幺正极限时，$s-$波弹性截面$σ$将在碰撞能量处呈现一系列零/极小值，严格遵循Efimov几何定律。我们的研究结果开辟了一个新的视角来检测从低能量散射数据的离散标度行为，这是及时的，鉴于正在进行的实验与超冷二元混合物具有很强的质量不对称性，如锂和铯或锂和镱。
2017-07-31 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.atom-ph
Probing gravity by holding atoms for 20 seconds
原子干涉仪是基础物理测量和惯性传感应用的有力工具。然而，它们的性能受到引力场中自由下落原子的可用询问时间的限制。我们实现了一个前所未有的20秒的询问时间，通过暂停空间分离的原子波包在一个晶格形成的模式的光学腔。与传统的原子干涉仪不同，这种方法允许通过保持而不是下降原子来测量电势。经过数秒的保持时间，重力势能差从微米的垂直分离产生兆弧度的干涉仪相位。这种被捕获的几何结构抑制了3-4个数量级的振动的相位灵敏度，克服了原子干涉重力仪的主要噪声源。最后，我们研究了引力电势梯度驱动的波函数动力学。
2019-07-06 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement Spectroscopy and probing the Li-Haldane Conjecture in Topological Quantum Matter
拓扑相位的特征在于它们的纠缠特性，这体现在Li和Haldinger发现的纠缠谱和边缘态之间的直接关系中。我们建议利用合成量子系统的力量，通过纠缠哈密顿量来测量纠缠，以实验方式探测这种关系。这是可能的，通过利用准局域结构的纠缠哈密顿。这个建议的可行性说明了两个典型的例子，实现与当前的技术，整数量子霍尔状态的非相互作用的费米子在2D晶格和对称性保护的拓扑状态的相互作用的费米子在1D链。我们的研究结果铺平了道路，在强关联量子多体系统的拓扑顺序的实验鉴定。
2022-04-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Magic frequencies in atom-light interaction for precision probing of the density matrix
从理论和实验上分析了存在{ \it魔频}，在该魔频下碱金属蒸气原子对线偏振光的吸收与塞曼子能级间的布居数分布以及光束与磁场的夹角无关。这种现象源于原子密度矩阵的高阶矩的贡献的特殊抵消，并使用Wigner-Eckart定理和Clebsch-Gordan系数的固有性质来描述。一个重要的应用是超精细种群的鲁棒测量。
2013-06-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal Quantum Metrology for Probing the Unruh Effect with Uniformly Accelerated Two-Level Atoms
School of Science, Guiyang University（贵阳大学理学院）
研究用优化的加速二能级原子对昂鲁效应进行量子计量检测，通过优化原子 - 场相互作用时间、初始原子态和测量基来降低估计不确定性，分析了不同条件下的最优因子和最小不确定性，还估计了最小总探测时间并证明可减少。
2026-07-28 quant-ph
Probing ultracold gases using photoionization fine structure
研究了原子在超冷气体等环境中的光电离。我们表明，两个电离路径，一个直接通过连续和一个占光电子和相邻原子之间的散射过程的干扰，产生一个精细结构的光电离截面在能量范围小于1 eV以上的阈值。这种精细结构包含了相应三体系统的所有细节，例如原子间距离或电子原子子系统的散射信息;因此，在多粒子环境中产生的光电子可以用作结构探针。作为一个例子，实验相关的参数，我们提出了一个计划的基础上的光电离的里德伯分子的低能电子原子的相移提取的精细结构光谱，使用神经网络。
2021-11-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Trapping, manipulating and probing ultracold atoms: a quantum technologies tutorial
本教程综述超冷原子的捕获、操控与探测关键技术，涵盖激光冷却、光镊、干涉测量及多种成像方法，旨在为初学者提供实验工具包的全面概览。
2025-10-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Tapered optical fibers as tools for probing magneto-optical trap characteristics
提出了一种新的测量冷原子磁光阱特性的方法，即通过监测耦合到锥形光阱导模中的原子的自发发射来测量冷原子的磁光阱特性。我们表明，该晶体对靠近其表面的极少数原子高度敏感。的大小和形状的MOT，确定通过平移冷原子云在锥形光纤，是在良好的协议与使用传统的荧光成像方法，使用CCD相机获得的测量。将原子荧光耦合到锥形光纤中也使我们能够监测陷阱的负载和寿命。将结果与通过将MOT荧光聚焦到光电二极管上所实现的结果进行比较，并且可以看出，由于光纤的灵敏度，锥形光纤即使在存在非常少的原子时也提供稍微更长的负载和寿命测量。
2009-03-17 quant-ph
Probing atoms and molecules close to macroscopic bodies
该教授资格论文总结了作者在片上集成原子源制备、近场Casimir-Polder相互作用温度特性验证、纳米结构原子蒸气光谱基准研制及近表面分子气体光谱实验可行性探索方面的研究进展。
2023-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Non-Destructive Probing of Rabi Oscillations on the Cesium Clock Transition near the Standard Quantum Limit
我们报告的非破坏性观察拉比振荡的Cs时钟过渡。利用马赫-曾德尔干涉仪测量了探测激光束的相移，由此推断了偶极囚禁冷原子系综的内部原子态演化。我们描述了一个单一的颜色，以及一个双色探测方案。使用后者，测量的集体伪自旋投影的原子在叠加的时钟状态进行和所观察到的自旋波动被证明是接近标准的量子极限。
2008-01-27 quant-ph
Beyond the single-atom response in absorption lineshapes: Probing a dense, laser-dressed helium gas with attosecond pulse trains
利用极紫外（XUV）阿秒脉冲序列探测光学厚氦靶，在强红外（IR）场的作用下，研究了激光修饰原子在单原子响应之外的吸收线形状.我们研究了微观含时偶极矩的红外诱导相移和宏观XUV脉冲的共振传播诱导整形之间的相互作用。我们的实验和理论结果表明，随着光学深度的增加，这种相互作用导致最初的IR修改的线形的加宽，并随后出现新的，窄的吸收线的功能。
2015-03-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Probing the spectrum of the Jaynes-Cummings-Rabi model by its isomorphism to an atom inside a parametric amplifier cavity
我们展示了如何Jaynes-Cummings-Rabi模型的腔量子电动力学可以实现通过一个参数放大器腔内的量子比特的哈密顿同构。这一实现为通过应用于包含量子比特和在阈值以下操作的参量振荡器的参量放大器腔的探针来观察拉比模型的全谱扫清了道路。同构的一个重要结果是实际频率被失谐所取代，这使得达到超强耦合状态是可行的。我们发现，在这一制度的探测光谱显示一个狭窄的共振峰，可以追溯到地面和第一激发态之间的过渡。在能量交叉处给出了这些态的精确形式，然后进行了数值扩展。在交叉点，本征态是光场和原子的纠缠态，其中光场位于压缩猫态中。
2021-02-01 quant-ph
Probing dipolar interactions between Rydberg atoms and ultracold polar molecules
本文在光学俘获系综中探测超冷 KRb 分子与里德伯 Rb 原子间的共振偶极相互作用，观察到 2.227 GHz 共振能量转移和高达 3.5 MHz 的激发谱展宽，并通过蒙特卡罗模拟验证，为混合里德伯-极性分子系统奠定基础。
2025-04-09 physics.atom-ph quant-ph
Precision probing of ionic-core transitions in alkaline-earth Rydberg atoms
Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）
该研究通过高分辨率测量碱土类 Rydberg 原子离子-核心跃迁的同位移移和超精细分裂，利用动态控制 Rydberg 电子轨道减少线宽，为量子控制内核跃迁提供了重要基础。
2026-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Engineering and probing non-Abelian chiral spin liquids using periodically driven ultracold atoms
本文提出基于 Floquet 周期驱动和冷原子实现 Kitaev 蜂窝模型的方案，以构建并探测非阿贝尔手性自旋液体，通过能隙谱学和边缘淬火探测手性边缘信号，为研究非阿贝尔激发和量子化热输运铺路。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Towards Precision Spectroscopy of Antiprotonic Atoms for Probing Strong-field QED
PAX实验利用ELENA低能反质子束和微热量计对反质子原子进行高精度X射线谱学测量，以超出Schwinger极限两个数量级的电场直接检验强场QED效应，精度较以往提升最多两个数量级。
2025-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Probing and Manipulating Fermionic and Bosonic Quantum Gases with Quantum Light
研究了全量子体系中原子与光的相互作用，重点研究了囚禁在光晶格中的超冷原子的非共振光散射。对光子的探测允许对原子系综的量子相关性进行量子非破坏（QND）测量，区分不同的量子态。我们分析了光与物质之间的纠缠，并展示了如何利用它来实现多模宏观量子叠加，如薛定谔猫态，玻色子和费米子。我们提供的例子，利用不同的测量方案，并研究其鲁棒性去相干。最后，我们解决的制度，其中的光晶格潜力是一个量子动力学变量，并修改了原子状态，导致新的量子相位，并显着改变原子系统的相图。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Probing quantum phases of ultracold atoms in optical lattices by transmission spectra in cavity QED
对光晶格中的超冷原子的研究将各种学科联系起来，提供了一个操场，在那里，在凝聚态物理中制定的基本量子多体概念可以在更好的可控原子系统中进行测试，例如，强关联相位，量子信息处理。测量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）量子特性的标准方法是基于从破坏系统的陷阱释放的原子之间的物质波干涉。在这里，我们提出了一种基于光学测量的非破坏性方法，并证明了原子统计可以映射到高Q腔的透射谱。这对于研究莫特绝缘体和超流态之间的相变是非常有用的，因为不同的相表现出不同的光散射。加入腔量子电动力学（QED）和超冷气体的范式将使光和物质在最终量子水平上的概念性新研究成为可能，这只是最近才成为实验可能。在这里，我们预测在这种新颖的设置访问的效果。
2007-11-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Probing spin-motion coupling of two Rydberg atoms by a Stern-Gerlach-like experiment
本研究提出并实现里德伯原子态依赖运动测量方案，通过类施特恩-格拉赫实验，利用光镊阵列同时读取原子内态与位置，验证了偶极相互作用介导的两里德伯原子自旋-运动耦合效应。
2025-11-08 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Generating Entanglement between Atomic Spins with Low-Noise Probing of an Optical Cavity
原子投影噪声限制了所有原子传感器（包括时钟、惯性传感器、磁力计等）的最终精度。$N$原子独立量子坍缩到一个确定的状态（例如自旋向上或向下）导致在拉姆齐序列或其许多推广过程中累积的量子相位估计的不确定性$Δθ_{SQL}=1/\sqrt{N}$。这种相位不确定性被称为标准量子极限。在$N$原子之间产生量子纠缠可以允许原子部分地抵消彼此的量子噪声，导致相位估计中的噪声降低到标准量子极限以下。最近的实验表明，通过进行集体自旋测量，相对于SQL，相位噪声降低了$10$ ~dB。这是通过将激光冷却的Rb原子捕获在光学腔中并精确测量腔共振频率的偏移来实现的，该偏移量取决于自旋向上的原子数量。以高的总效率检测探测光减少了探测的过度经典和量子反作用。在这里，我们讨论了最近的进展和技术，用于减少探测光和光学腔之间的相对频率噪声，进一步的进展的关键要求。
2015-04-20 physics.atom-ph quant-ph
Cavity-enhanced polarization rotation measurements for low-disturbance probing of atoms
我们提出并证明了腔增强偏振旋转测量作为一种手段来检测透明介质中的磁效应，在介质的光扰动相等时具有更高的灵敏度。利用琼斯积分，我们计算了含有磁介质的法布里-珀罗腔中的有效极化旋转效应，包括由于封闭窗口或其他源的损耗。结果表明，在测量偏振旋转时，收集透射光相对于收集反射光具有简单、线性度好等优点。我们通过测量$^{87}$ Rb原子系综在单程和腔增强几何中的法拉第旋转来证明该技术，并观察到与理论预测一致的增强。我们还证明了小角度制度的增强旋转计划的散粒噪声限制操作。
2021-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Probing Dark Energy with Atom Interferometry
暗能量理论需要一个屏蔽机制来解释为什么相关的标量场不能介导可观测到的长程第五种力。这一现象的原型是变色龙能量场。在这里，我们表明，单个原子太小，无法屏蔽大型高真空室内的变色龙场，因此可以高灵敏度地检测场。我们从现有的实验中得出新的限制变色龙参数，并表明，大部分剩余的变色龙参数空间是容易使用原子干涉。
2015-03-30 astro-ph.CO hep-ph quant-ph
