Non-abelian anyons from degenerate Landau levels of ultracold atoms in artificial gauge potentials
我们发现，非阿贝尔势作用于具有两个超精细能级的超冷气体，可以产生具有非阿贝尔激发的基态。我们考虑一个现实的规范位，朗道能级可以准确地确定：非阿贝尔部分的矢量位使朗道能级非简并。在强排斥相互作用的存在下，通常会出现变形的Laughlin基态。然而，在朗道能级的简并点，非阿贝尔量子霍尔态出现：这些基态，包括变形的摩尔-里德态（其特征是伊辛任意子作为准空穴），研究了费米子和玻色子气体。
2010-10-11 cond-mat.quant-gas
Observation of antiferromagnetic correlations in the Hubbard model with ultracold atoms
光晶格中的超冷原子具有很大的潜力，有助于更好地理解多体物理中的一些最重要的问题，如高$T_c$超导性。哈伯德模型描述了铜氧化物的许多共同特征，包括相互作用驱动的莫特绝缘态和反铁磁（AFM）态。填充双自旋超冷原子费米气体的光晶格可以忠实地实现参数可调的哈伯德模型，从而为系统研究其相图提供了平台。然而，由于需要将原子冷却到与磁交换能一样低的温度，以及缺乏可靠的测温技术，强相关相的实现受到阻碍。在这里，我们证明了自旋敏感的布拉格光的散射光测量AFM自旋相关性的实现的3D哈伯德模型在温度下降到1.4倍的AFM相变。这个温度制度是超出了一个简单的高温级数展开的有效性范围，这使我们的实验接近目前的数值技术的能力的极限。我们使用独特的补偿光晶格技术达到这些低温，其中每个晶格光束的限制由蓝色失谐激光束补偿。晶格中原子的温度推导出通过比较光散射的行列式量子蒙特卡罗和数值链团膨胀计算。补偿晶格的进一步细化可以产生甚至更低的温度，这与光散射测温一起将为实现和表征物质的其他新量子态（例如2D哈伯德模型的赝能隙状态）开辟途径。
2015-01-31 cond-mat.quant-gas
Local Quantum Thermometry using Unruh-De Witt detectors
我们提出了使用Unruh-DeWitt探测器的量子场局部温度的操作定义，正如在Unruh和Hawking效应研究中所使用的那样。根据这个定义，一个处于平衡状态的非均匀量子系统可以有不同的局部温度，类似于广义相对论中的托尔曼-埃克塞特定理。研究了弯曲背景下跳跃费米子系统基态的局域温度分布。当温度计-系统耦合$g$消失时，观察到的温度趋于零。然而，对于$g$的小但有限的值，我们表明，所观察到的本地温度和本地光速的对数的乘积近似恒定。我们的预测应该可以在超冷原子系统上得到验证。
2017-03-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Momentum distribution and ordering in mixtures of ultracold light and heavy fermionic atoms
动量分布是提供多体系统相互作用信息的重要物理量之一。同时，它也是一个在超冷原子实验中很容易得到的量。在本文中，我们考虑的混合轻，重费米子原子的光晶格有效地描述的Falicov-Kimball模型。利用蒙特卡罗方法，我们研究了如何通过测量轻原子的动量分布来探测不同的有序密度波相位。我们还表明，有序相可以看到在布拉格散射实验。结果表明，决定轻原子动量分布的主要因素是陷阱约束。另一方面，在布拉格散射实验中看到的重原子形成的图案对温度非常敏感，并且可能可以用于低温测温。
2011-02-28 cond-mat.quant-gas
Laughlin's topological charge pump in an atomic Hall cylinder
发生在二维电子气体中的量子霍尔效应首先由劳克林解释，他设想了一个思想实验，为我们理解拓扑量子物质奠定了基础。他的提议是基于一个由轴向磁场周期性驱动的量子霍尔圆柱体，导致电子的量子化运动。我们实现了这一里程碑式的实验与超冷气体的镝原子，被编码在电子自旋和轴向场的激光诱导的自旋轨道耦合的相位控制的循环尺寸。我们的实验提供了量子霍尔绝缘体的非平凡拓扑结构的直接表现，并可以推广到强关联拓扑系统。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Realization of a fractional quantum Hall state with ultracold atoms
该研究在光学晶格超冷原子体系中实现两粒子、16格点的玻色型 ν=1/2 Laughlin 态，并通过关联、霍尔响应和能隙光谱验证其分数量子霍尔特征。
2022-10-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Fluctuation thermometry of an atom-resolved quantum gas: Beyond the fluctuation-dissipation theorem
Laboratoire Kastler Brossel, ENS-Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Collège de France（卡斯勒-布罗塞尔实验室，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法兰西学院）；Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité, UMR 5589, FERMI, UT3, Université de Toulouse, CNRS（碰撞与团层反应实验室，图卢兹第三大学，法国国家科学研究中心）
本研究提出一种基于量子气体显微镜单原子分辨测量的新型量子气体原位测温法，不依赖涨落耗散定理，适用于任意囚禁势系统，克服了现有技术的关键局限。
2025-02-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Fractional quantum Hall physics with ultracold Rydberg gases in artificial gauge fields
本文研究了分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，简称FWHH）体系中人工规范场作用下的超冷里德伯缀饰玻色气体。里德伯相互作用的特性在最低朗道能级（LLL）上产生了不同于标准的量子化学物理的有趣的多体基态。非本地的，但迅速减少的相互作用势有利于结晶基态非常稀的系统。虽然简单的维格纳晶体在能量上比填充分数$ν<1/12$的Laughlin液体更有利，但对于与简单维格纳晶体具有大的能隙的$ν\leq 1/6$，已经出现了复合颗粒的相关晶体。一个新的长度尺度的存在下，里德伯阻塞半径$a_B$，引起气泡结晶相的$ν\lesssim 1/4$时，平均粒子距离变得小于$a_B$，它描述了饱和，几乎恒定的相互作用势的区域。对于较大的填充物，发现了强烈相关的簇液体的迹象。
2013-04-09 cond-mat.quant-gas
Preparation of the 1/2-Laughlin state with atoms in a rotating trap
分数量子霍尔系统是最令人兴奋的强关联系统之一。用超冷原子通过量子模拟在微观上模拟它们，将是更好地理解这种强相关物质状态的重要成就。一个很有前途的方法是将少量玻色子原子限制在一个准二维的旋转陷阱中，它模拟了磁场。对于旋转频率接近面内捕获频率，预测的基态是一个玻色子模拟的Laughlin状态。在这里，我们研究了通过改变旋转频率和控制囚禁势的椭圆率来绝热制备Laughlin态的问题。通过采用自适应的斜坡速度的旋转频率和椭圆率，和大的陷阱变形，我们提高了高保真劳克林状态的准备时间的一个因素，在以前的研究相比，十。通过对绝热方案的改进，可以用现有的实验技术制备劳克林态。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermometry of simulated Bose--Einstein condensates using machine learning
Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理系）；Department of Computer Science, University of Sheffield（谢菲尔德大学计算机科学系）
针对超冷玻色气体热力学参数测量的破坏性与不确定性问题，提出基于卷积神经网络的非破坏性快速测温方法，在准二维简谐阱凝聚体上训练后，具备跨几何构型与动态热化的零样本泛化能力，可提升量子气体实验测量效率与精度。
2025-10-28 cond-mat.quant-gas cs.AI physics.comp-ph
Correlated decoherence and thermometry with mobile impurities in a 1D Fermi gas
School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）；Quantum Systems Unit, OIST Graduate University（冲绳科学技术大学院大学量子系统单元）；Department of Physics, King’s College London（伦敦国王学院物理系）
研究通过理论方法探讨移动杂质在1D费米气体中的去相干动力学及热计量性能，发现质量不平衡影响去相干行为并提升热计量精度。
2025-09-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Strongly correlated states of trapped ultracold fermions in deformed Landau levels
我们分析了在合成的非阿贝尔U（2）规范势中两组分超冷费米子气体的强关联区，该规范势由磁场和均匀自旋轨道耦合组成.这种规范位能使朗道能级相对于阿贝尔情形发生变形，并交换它们作为自旋-轨道耦合函数的有序性。鉴于实验实现，我们表明，谐波势结合塞曼项，产生角动量项，它可以用来测试通过相互作用获得的相关态的稳定性。在最低的LL近似下，我们推导出了描述种间接触相互作用的Halfton赝势。与普通的分数量子Hall系统和超冷玻色子在相同的规范势下的短程相互作用不同，足够强的非阿贝尔场的HPs在相对角动量上表现出非常规的非单调行为。利用这一性质，我们研究了新的不可压缩基态作为总角动量的函数的发生。在第一变形朗道能级（DLL）中，我们得到了Laughlin态和Jain态。相反，在第二个DLL中出现三类稳定态：Laughlin态，一系列中间强关联态，最后是整数量子霍尔态的涡旋。值得注意的是，在中间制度，第二DLL的非单调的HP诱导两个粒子的相关性，这让人想起配对状态，如哈夫尼状态。通过精确对角化的磁盘几何形状，我们计算实验相关的观测，如密度分布和相关性，我们研究的纠缠谱作为进一步的工具来表征所获得的强关联态。
2015-03-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Optimal cold atom thermometry using adaptive Bayesian strategies
在量子技术中，对少数超冷原子系统的精确温度测量是至关重要的，但可能是非常资源密集型的。在这里，我们提出了一个自适应贝叶斯框架，大大提高了冷原子温度估计的性能。具体来说，我们处理数据从真实的和模拟的释放-重新捕获温度测量实验的几个钾原子冷却到微开尔文范围内的光镊。从模拟中，我们证明，自适应地选择释放-重新捕获时间，以最大限度地提高信息增益确实大大减少了估计收敛到最终读数所需的测量次数。与传统方法不同，我们的建议系统地避免捕获和处理无信息的数据。我们还发现，一个更简单的非自适应方法，利用所有的先验信息可以产生竞争力的结果，我们把它的测试真实的实验数据。此外，我们能够产生更可靠的估计，特别是当测量数据是稀缺的和嘈杂的，他们收敛速度更快的渐近极限的真实温度。重要的是，底层的贝叶斯框架不是特定于平台的，可以适应其他设置以提高精度，从而为量子测温开辟新的途径。
2022-10-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of Laughlin states made of light
自然界中的许多丰富性之所以出现，是因为相同的简单成分可以形成无数种有序状态。虽然许多这样的状态完全以它们的对称性为特征，但相互作用的量子系统也可以表现出拓扑有序性，而拓扑有序性的特征是复杂的纠缠模式。这种拓扑秩序的一个典型例子是劳克林态，它使带电粒子在磁场中的相互作用能最小化，并成为分数量子霍尔效应的基础。为了增强我们对这些有序的理解，人们做出了广泛的努力，在合成量子系统中形成劳克林态，比如由超冷原子或光子组成的系统。尽管有这些努力，电子气仍然是唯一出现拓扑有序的物理系统。在这里，我们提出了在劳克林态的光学光子对的第一个观察。这些对出现在分数量子霍尔系统的光子模拟中，该系统结合了光子与光的合成磁场之间强的里德堡介导的相互作用，该磁场是通过扭曲光学谐振器引起的。进入这个系统的光子经过碰撞，形成与劳克林态一致的角动量叠加对。在真实空间中表征相同的光子对，可以发现光子会互相避开，这是劳克林态的一个标志。这项工作预示着量子多体光学的一个新时代，其中强相互作用和拓扑光子使量子物质的探索具有全新的性质和独特的探针。
2019-07-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
A Single Atom Thermometer for Ultracold Gases
我们用单个或几个Cs原子作为超冷、热Rb云的温度计。利用空间分辨荧光探测技术观察温度计原子与冷气体的热化过程，发现了一个有趣的现象：一部分温度计原子与云发生热化，而另一部分温度计原子不受影响。我们比较释放-再捕获测量的温度计原子的蒙特卡罗模拟，同时校正非热化分数，并恢复冷云的温度。通过对冷云温度的独立飞行时间测量来验证所获得的温度。我们还检查我们的模拟的可靠性，首先数值模拟的未受扰的单原子在没有冷云的陷阱运动，第二次通过执行释放-再捕获测温的冷云本身。我们的研究结果铺平了道路，在非平衡情况下的量子系统的局部温度探测。
2016-01-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermometry and cooling of a Bose-Einstein condensate to 0.02 times the critical temperature
超冷气体有望在方便的长度和时间尺度上获得多体量子现象。然而，目前还不清楚这些气体的熵是否足够低，以实现许多与凝聚态物理相关的现象，如量子磁性。在这里，我们报告可靠的单次温度测量的退化$^{87}$ Rb气体成像的热化磁振子，这是自旋激发的原子气体的动量分布。我们记录的平均温度低至$0.022(1)_\text{stat}(2)_\text{sys}$倍的玻色-爱因斯坦凝聚温度，表明每个粒子的熵，$S/N\approx0.001\, k_B$在平衡，这是远低于临界熵的玻色-哈伯德系统的反铁磁有序。磁振子本身可以通过在热化过程中吸收能量和增强蒸发冷却来降低系统的温度，从而允许在深阱中产生低熵气体。
2015-05-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A continuous transition between fractional quantum Hall and superfluid states
我们发展了一个直接的，连续的量子相变之间的玻色子Laughlin分数量子霍尔（HGH）状态和超流体的理论，推广的莫特绝缘体超流体的玻色子相图，允许打破时间反演对称性。直接跃迁可以由空间对称性来保护，临界理论是一对狄拉克费米子场耦合到一个涌现的陈-西蒙斯规范场。从$ν= 1/2$玻色子Laughlin态出发，通过调节适当的周期势来改变复合费米子能带结构的拓扑结构，可以在超冷原子的光阱中实现这种跃迁.
2012-01-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Chiral Mott Insulators, Meissner Effect, and Laughlin States in Quantum Ladders
我们介绍通用玻色子模型举例说明，手征迈斯纳电流可以坚持在绝缘相的物质。我们首先考虑两条腿的梯子上的相互作用玻色子。玻色子莫特绝缘体在奇数填充时，总密度扇区会出现缺口，而相对密度扇区由于链间跳跃而保持超流状态。将相对密度与规范场耦合产生赝自旋迈斯纳效应。我们发现，如果玻色子被替换为自旋费米子限制在库珀对，并找到一个双费米子莫特绝缘体与自旋电流相同的阶段。我们证明，通过调整的平均密度的莫特绝缘体体迈斯纳电流变成一个低维玻色子$ν= \frac{1}{2}$ Laughlin态足够强的排斥相互作用跨越阶梯梯级。最后，我们讨论了扩展多腿梯子和双层中的迈斯纳电流自旋超流体成为可能。我们提出了两个实验实现，一个是在Atala等人的装置中使用超冷原子，Nat. Phys. \textbf{8}，588（2014）和另一种具有约瑟夫森结阵列。我们还解决了玻色-费米混合物受磁场与高Tc铜酸盐的赝能隙相连接。
2014-11-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Growing Extended Laughlin States in a Quantum Gas Microscope: A Patchwork Construction
提出一种拼布构造方案，通过连接多个4×4系统在量子气体显微镜中生长扩展Laughlin态，实现更高保真度的制备，为研究任意子编织和拓扑性质铺路。
2024-01-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Reaching Fractional Quantum Hall States with Optical Flux Lattices
我们提出了一个强有力的方案，通过它可以实现超冷原子气体玻色子的分数量子霍尔态。我们描述了一种新的光通量格，适用于常用的原子物种与基态角动量$J_g = 1$，其最低能带是拓扑的，几乎没有色散。通过精确对角化研究，我们发现，即使是适度的相互作用，多体基态由玻色子分数量子霍尔态，包括Laughlin状态和摩尔-里德（Pfalan）状态。在现实条件下，这些阶段被证明具有比超冷气体中可实现的温度范围更大的能隙。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Fractional quantum Hall states of few bosonic atoms in geometric gauge fields
我们采用精确对角化方法分析了在二维超冷玻色子原子云中产生强关联态的可能性。调整规范场强度，系统经历了不同的基态，我们描述的解析试验波函数，其中Pfavian，劳克林，和劳克林准粒子多体状态之间的逐步过渡。通过最低能量修饰的内部状态的质心运动的绝热跟随，由于第二内部状态的混合而丧失。这种混合可以通过激光场的强度来控制。的非绝热性是固有的所考虑的设置，并显示发挥作用的圆形不对称。我们研究了它对系统基态性质的影响。它的主要作用是通过占据具有更高角动量的状态来减少数值解与解析试验表达式的重叠。因此，我们提出了广义波函数所产生的Laughlin和Pfelman的波函数，包括组件，其中额外的Jastrow因素出现，同时保留这些国家的重要特征。我们分析了准空穴在Laughlin态和广义Laughlin态上的激发，证明了它们具有有效分数电荷并服从任意统计。最后，我们研究了在保持化学势不变的情况下，随着粒子数的增加，Laughlin态的能隙。当粒子数增加时，能隙减小，表明Laughlin态的可观测性仅限于少数粒子。
2011-11-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Anisotropic expansion of a thermal dipolar Bose gas
我们报告了超冷玻色子镝气体在量子简并温度以上的各向异性膨胀，并发展了一个定量的理论来描述这种行为。该理论表示后膨胀的纵横比的温度和微观碰撞性能，将Hartree-Fock平均场相互作用，流体动力学效应，玻色增强因子。我们的研究结果通过为偶极热玻色气体提供精确的测温来扩展膨胀成像的实用性，将膨胀测温的误差从百分之几十减少到只有百分之几。此外，我们提出了一个简单的方法来确定散射长度在偶极气体，包括附近的费什巴赫共振，通过观察热气体膨胀。
2016-06-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental apparatus for overlapping a ground-state cooled ion with ultracold atoms
由于其广泛的研究应用，从量子化学到固态系统的量子模拟，带电离子和中性原子在重叠陷阱中的实验实现越来越受到人们的关注。在这里，我们描述了一个系统，在该系统中，我们重叠一个单一的基态冷却离子被困在一个线性保罗陷阱与云的超冷原子，使这两个成分是在$μ$ K制度。过量微动（EMM）目前将原子-离子相互作用能量限制在mK能量标度及以上。我们展示了光谱方法和补偿技术，其特征在于，并减少离子的寄生EMM能量的$μ$ K制度，即使是几个离子的离子晶体。本文对支配原子-离子系统的非平衡动力学作了一个实质性的评述。非平衡动力学表现为离子能量的幂律分布。本文综述了用于表征单原子到多原子碰撞后离子能量分布的相干和非相干测温技术。
2017-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ferromagnetic--nematic order and strongly correlated phases of fermions in optical flux lattices
我们研究了一个二维超冷原子气体模型，该模型受“光通量晶格”的影响：拉曼修饰的原子经历强人工磁场的激光配置。这导致了具有非零陈数的窄能带的能带结构。我们考虑的情况下，两个级别（自旋- $1/2$）费米子原子在这个晶格中，通过排斥$s$波接触相互作用。限制在最低能带的原子由无自旋费米子的有效模型描述，该模型具有在布里渊区以动量依赖的方式耦合状态的相互作用;这是两个自旋状态的拉曼敷料的结果。我们提出了详细的精确对角化研究的结果的填充因子，$ν$的范围内的多体状态。首先，我们提出了一个阶段的存在与耦合铁磁--有序，这是以前提出的平均场分析的证据。第二，我们提出的证据表明，在填充因子$ν= 1/3$的Laughlin样分数量子霍尔态的存在。最后，我们在$ν=1/2$观察到一个电荷密度波态，我们能够通过其平移对称性破缺和相对较小的参与比将其与类劳克林态干净地区分开来。
2015-04-27 cond-mat.quant-gas
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
Single-atom quantum probes for ultracold gases using nonequilibrium spin dynamics
量子探针是原子大小的设备，将其环境的信息映射到量子力学状态。通过改进测量，同时最大限度地减少对环境的扰动，它们形成了量子技术的核心资产。我们通过将单个Cs原子浸入超冷Rb浴中来实现基于自旋的量子探针。控制探针和浴之间的非弹性自旋交换过程允许将运动和热信息映射到量子自旋状态上。我们表明，稳态自旋布居非常适合于绝对测温，减少温度测量的量子自旋分布的检测。此外，我们还发现，通过非平衡自旋动力学，可以使每一次非弹性碰撞的信息增益最大化。非平衡态量子探测的灵敏度有效地超过了量子探测的稳态克拉梅尔·拉奥极限几乎一个数量级，同时将浴的扰动减少到只有三个角动量量子。我们的工作铺平了道路，在海森堡极限量子系统的本地探测，而且通过控制非平衡动力学优化测量策略。
2019-06-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Bilayer fractional quantum Hall states with ultracold dysprosium
我们展示了如何利用光晶格中镝原子间的偶极相互作用获得分数量子霍尔态。在我们的方法中，镝原子被困在一个深光晶格中的每个网站一个原子可以忽略不计的隧道。微波和空间相关的光修整场用于定义每个原子中的有效自旋1/2或自旋1自由度。将自旋为1/2的粒子视为核心玻色子，偶极-偶极相互作用产生玻色子跳跃、陈数为1的拓扑平坦带和ν= 1/2的劳克林态。将自旋为1的粒子视为两组分的硬核玻色子，偶极-偶极相互作用再次产生玻色子跳跃、陈数为2的拓扑平坦带和双层Halperin（2，2，1）态。通过调节光场，我们得到了（2，2，1）态与超流态竞争的相图。固态磁偶极子的推广进行了讨论。
2015-05-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Observation of Pauli blocking in light scattering from quantum degenerate fermions
泡利不相容原理禁止不可区分的费米子占据相同的量子力学状态。它的含义是深刻的，例如，它解释了原子的电子壳层结构。在这里，我们进行测量的非共振光从超冷气体的费米子原子的散射。对于费米气体在量子简并制度，我们观察到一个显着的抑制光散射相比，类似的制备热玻色气体。我们将观察到的通过量子简并费米气体的光传输增加归因于泡利阻塞，其中费米-狄拉克统计导致原子占据动量空间的大区域，限制了散射原子的可访问状态的数量。我们的工作证实了量子气体光学响应理论中一个长期存在的基本结果，是简并费米气体新型冷却和测温机制的重要一步。
2021-03-03 cond-mat.quant-gas
Creating fractional quantum Hall states with atomic clusters using light-assisted insertion of angular momentum
我们描述了一个协议，以准备集群的超冷玻色子原子在强相互作用的状态，让人想起分数量子霍尔态。我们的计划包括在注入一个控制量的角动量的原子气体使用拉曼跃迁携带轨道角动量。通过向每个原子注入一个单位的角动量，可以实现单涡旋态，对于足够大的粒子数，这可以用平均场论很好地描述。我们还提出了实现分数量子霍尔态的方案，即玻色子Laughlin态和Moore-Read态。我们调查的绝热成核这样的拓扑状态的要求，特别是比较线性朗道-齐纳斜坡和任意斜坡从优化控制方法。我们还表明，该协议需要很好的控制各向同性字符的捕获潜力。
2016-08-26 cond-mat.quant-gas
Thermometry by correlated dephasing of impurities in a 1D Fermi gas
研究一维超冷费米气体中两个杂质量子比特的退相干动力学，发现环境介导的关联可提升双量子比特温度计的灵敏度，且无需复杂操控即可实现超低温下的高精度测温。
2024-02-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Suppression of the critical temperature for superfluidity near the Mott transition: validating a quantum simulator
光晶格中的超冷原子气体被证明是强相互作用量子多体系统的一种可控、可调和清洁的实现。这种量子模拟器的一个重要前景是它们能够绘制出基本多体模型哈密顿量的相图。然而，结果需要通过量子多体理论的最先进的数值方法，首先验证代表性的基准问题。在这里，我们提出了第一个从头比较实验和量子蒙特卡罗模拟强相互作用玻色气体的大系统（N = 3e5粒子）的晶格。这种比较使我们能够对相互作用的量子气体进行测温，并通过实验确定光晶格中玻色超流体的有限温度相图。我们的研究结果表明，随着向莫特绝缘体过渡的接近，临界温度下降。
2009-05-29 cond-mat.quant-gas
Homodyne detection of matter-wave fields
提出了一种对超冷玻色子原子的物质波场进行零差探测的方案。它基于泵浦-探测激光器装置，既照射作为参考系的玻色-爱因斯坦凝聚体，又照射由相同原子组成但处于量子相位的第二种超冷气体。光子散射将原子从两个系统中耦合出来，然后自由传播。在适当的条件下，当同一光子既可以被玻色-爱因斯坦凝聚体散射，也可以被另一种量子气体散射时，外耦合原子的通量和散射光子都表现出振荡，其振幅与量子气体的凝聚分数成正比。这种设置允许一个，例如，执行温度测量的冷凝物或监测莫特绝缘体/超流体相变的光晶格，并可以扩展，以测量一阶关联函数的量子气体。这里讨论的动力学利用了原子和光子之间的纠缠，这是由散射过程建立的，以获得物质的量子态的详细信息。
2011-11-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Strongdeco: Expansion of analytical, strongly correlated quantum states into a many-body basis
我们提供了一个Mathematica代码，用于将由第一量子化的解析波函数描述的强关联量子态分解为多体Fock态。其中，单粒子占据是指没有节点的福克-达尔文函数的子集。这种状态，通常出现在二维系统受到规范场，首先讨论了量子霍尔物理的背景下，现在是非常相关的领域超冷量子气体。作为重要的例子，我们明确地将我们的分解方案的突出劳克林和Pfidian状态。这允许容易地计算任意状态与这些高度相关的测试状态之间的重叠，从而提供了一个有用的工具来分类相关的量子系统。此外，我们还可以从态的分解中直接读出它的角动量分布。最后，我们利用我们的代码来计算Laughlin著名的准粒子/准空穴激发的归一化因子，从中我们可以深入了解这些激发的有趣的分数行为。
2011-11-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.comp-ph
Synthetic magnetic fields for cold erbium atoms
分数量子霍尔效应在超冷原子量子气体中的实现仍然是一个重大挑战，尽管在该领域取得了实质性进展。由于原子是电中性的，一个关键因素是产生足够强的人工规范场。在这里，我们从理论上研究了用两束反向传播的喇曼光相位压印的方法，在玻色铒原子中合成这种光场。考虑到稀土原子铒在电子基态的非零轨道角动量和窄线跃迁的可用性，光子散射产生的热量预计将低于原子碱金属物质。我们给出了一个参数制度，预测具有良好的空间均匀性的强合成磁场。我们还估计了预期的劳克林间隙的大小从s-波的贡献的相互作用的典型的实验参数的二维原子铒微云。我们的分析表明，冷稀土原子系综是非常有吸引力的候选系统的分数量子霍尔制度的实验探索。
2020-05-07 cond-mat.quant-gas
Evaporative cooling of the dipolar radical OH
强迫蒸发冷却的发展使原子物理学发生了革命性的变化：它直接导致了对玻色-爱因斯坦凝聚、量子简并费米气体和凝聚态现象的超冷光晶格模拟的观察。最近，在冷分子气体的生产方面取得了很大进展，其永久电偶极矩有望在这些超冷系统中产生丰富，新颖和可控的相，动力学和化学。然而，虽然在直接冷却和冷缔合技术方面已经取得了许多进展，但由于不利的弹性与非弹性比率以及可用捕获物质中不切实际的缓慢热化速率，蒸发冷却尚未实现。我们现在报告的观察微波强制蒸发冷却的羟基（OH）分子加载从斯塔克减速光束到一个非常高的梯度磁四极阱。我们证明冷却至少一个数量级的温度和三个订单的相空间密度，仅限于我们的光谱测温技术的低温灵敏度。有了蒸发冷却和足够大的初始粒子数，更冷的温度是可能的，甚至这种偶极自由基的量子简并气体--或者任何它可以同情地冷却的东西--现在可能已经触手可及。
2012-09-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Direct measurement of Tan's contact in a one-dimensional Lieb-Liniger gas
本研究针对玻色气体中Tan接触量直接测量受相互作用干扰的问题，采用两阶段膨胀方案实现了一维强关联Lieb-Liniger气体中该量的首次直接测量，结果与理论预测及普适标度律吻合，为相关量子气体研究提供了新途径。
2024-12-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
From Rotating Atomic Rings to Quantum Hall States
目前，人们正致力于制备超冷中性原子的强关联量子霍尔制度。到目前为止，遵循的路线基本上依赖于热力学，即施加适当的哈密顿量并将系统冷却到其基态。在快速旋转的2D谐波阱中，横向磁场的作用由角速度发挥。对于粒子数明显大于1的情况，所需的角动量非常大，并且只能在非常接近解除禁闭极限的自旋频率下才能获得;因此，对实验参数的控制变得过于严格。在这里，我们建议，而不是遵循一个动态的路径开始从气体限制在一个旋转的环。流体的大的转动惯量便于进入具有大的角动量的状态，对应于巨大的涡旋。初始的环形囚禁势被几何变换成谐波约束，使相互作用的原子气体处于所需的量子霍尔区。我们提供了清晰的数值证据表明，对于一个相对较宽的初始角频率范围内，巨涡态是玻色子$ν=1/2$ Laughlin状态的几何连接，我们讨论了许多粒子的标度。
2011-01-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
