Doppler-free spectroscopy of the 1S0-3P0 optical clock transition in laser-cooled fermionic isotopes of neutral mercury
我们已经进行了第一次直接激光光谱的1 S 0 - 3 P0光钟跃迁在265.6 nm的费米同位素的中性汞激光冷却的磁光阱。通过测量由265.6 nm处的探针激发长寿命3 P0态引起的磁光阱的耗尽来进行光谱学。测量解决了无多普勒反冲双重允许的过渡频率的确定，一个不确定性远低于多普勒加宽的线宽。我们用飞秒激光频率梳对LNE-SYRTE喷泉频率标准监测的超稳参考频率进行了绝对测量，测得的频率在199 Hg为1128575290808 +/-5.6kHz，在201 Hg为1128569561140 +/-5.3kHz，比以前的间接测定好4个数量级以上。由于对黑体辐射的低灵敏度，汞是达到光晶格时钟的最终性能的有希望的候选者。
2008-07-22 physics.atom-ph quant-ph
One-Dimensional Optical Lattice Clock with a Fermionic 171Yb Isotope
我们利用超冷~（171）Yb原子实现了一维光晶格时钟，该时钟不受线性塞曼效应的影响。171 Yb中1 S 0（F = 1/2）-3 P0（F = 1/2）时钟跃迁的绝对频率被确定为相对于SI秒的518 295 836 590 864（28）Hz。
2009-06-19 physics.atom-ph physics.optics
p-Wave cold collisions in an optical lattice clock
我们通过精确测量它们对原子内部时钟状态的能量变化来研究费米子镱中的超冷碰撞。利用费米统计，我们发现p波碰撞，在弱和强相互作用的制度。随着二维晶格限制所提供的更高的密度，我们证明了强相互作用可以导致这种碰撞位移的一种新的抑制。除了减少晶格钟的系统误差外，这项工作还可应用于碱土原子的量子信息和量子模拟。
2011-06-22 physics.atom-ph quant-ph
Quantum degenerate dipolar Fermi gas
结晶度和超流性之间的相互作用在凝聚态环境中具有重要的基础和技术意义。特别是，电子量子液晶性出现在非费米液体，赝能隙制度附近的铜酸盐的非常规超导相。虽然超冷原子物理学和量子光学的技术已经使得能够探索强相关的多体物理学，例如，哈伯德模型缺乏的是产生具有粒子间相互作用-例如强偶极-偶极相互作用-的量子简并费米气体的能力，这种能力能够诱导类似于电子量子液晶。我们报道了第一个量子简并偶极费米气体，它的实现开辟了一个新的前沿探索强关联物理，特别是，在超冷原子物理学设置提供的原始环境中的smectics的量子熔化。磁性最强的原子161 Dy的量子简并费米气体在用超冷玻色子162 Dy共振冷却之前通过激光冷却至10 μ K产生。自旋极化的161 Dy的温度比费米温度TF=300 nK低一个因子T/TF=0.2。共捕获的162 Dy伴随冷却到约Tc的玻色-爱因斯坦凝聚，从而实现了一种新的，近量子简并偶极玻色-费米气体混合物。
2012-02-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamics of interacting fermions under spin-orbit coupling in an optical lattice clock
量子统计学和对称性决定了相同的费米子不会通过s波碰撞相互作用。然而，在自旋轨道耦合（SOC）的存在下，在具有不同动量的相同内部状态下制备的费米子变得可区分。由此产生的强相互作用系统可以表现出奇异的拓扑和配对行为，其中许多尚未在凝聚态系统中观察到。超冷原子气体为模拟这些丰富的现象提供了一条有希望的途径。最近的两个实验报道了在基于碱土金属原子的光晶格钟（OLC）中观察到单原子SOC。在这些工作中，编码的有效自旋自由度的长寿命的电子时钟状态显着减少了自发发射和加热的有害影响，迄今阻碍了相互作用SOC与碱金属原子的研究。除了第一次研究相互作用SOC与碱金属原子在散装气体和两个粒子在晶格中，在这里，我们进入一个新的制度的多体相互作用SOC的OLC。使用时钟光谱，我们观察到的集体磁化的进动和自旋锁定效应的出现所产生的p波和SOC引起的交换相互作用之间的相互作用。集体XXZ自旋模型很好地捕捉了多体动力学，该模型描述了从超导体到量子磁体的广泛的一类凝聚态系统。此外，我们的工作将有助于下一代OLC的设计，通过提供一种避免观察到的SOC诱导的交换相互作用引起的大密度变化的途径。
2017-12-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Dimer-projection contact and the clock shift of a unitary Fermi gas
University of Toronto（多伦多大学）；Heidelberg University（海德堡大学）；Joint Quantum Institute, NIST / University of Maryland（量子联合研究所，美国国家标准与技术研究院/马里兰大学）；Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））
本研究通过双体投影技术实现单位元费米气体钟移的快速测量，揭示了多通道效应的重要性。
2026-01-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Pauli blocking of light scattering in degenerate fermions
原子自发发射的泡利阻塞是原子稳定性的主要原因。如果高电子轨道已经被占据，它们就不能衰变到低电子轨道--这是由于内部状态被占据而导致的泡利阻塞。当自由原子弹性散射光（瑞利散射）并且最终的外部动量态已经被占据时，也会发生泡利阻塞。抑制光散射的总速率需要费米能量大于光子反冲能量的量子简并费米气体。这在30多年前就已经被预言，但从未实现。在这里，我们报告的超冷锂原子的一个致密的费米气体的创建，并表明，在低温下，光散射被抑制。我们还探讨了当两个碰撞原子发出频率移动的光时，非弹性光散射的抑制。
2021-03-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
An Aubry-André localized optical lattice clock
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究在双色光晶格中实现 Aubry-André 局域化，抑制了模拟自由下落的水平光晶格钟的原子隧穿，使浅晶格中 Ramsey 相干时间提升百倍，为空间及地面光晶格钟性能优化提供了实用方案。
2026-10-15 physics.atom-ph quant-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 Fermi Degenerate Gas of Polar Molecules
长期以来，人们一直期望分子的量子简并气体将打开对分子和量子科学中广泛现象的访问。然而，正是超冷分子的复杂性使得简并性在过去十年中成为一个突出的实验挑战。我们现在报告的生产费米简并气体的超冷极性分子的钾-铷（KRb）。通过在铷玻色-爱因斯坦凝聚体和钾费米气体的深度简并混合物中的相干绝热关联，我们产生温度低于费米温度0.3倍的分子。我们探索这种反应性气体的性质，并演示如何简并抑制化学反应，使长寿命的退化气体的极性分子成为现实。
2018-07-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Suppression of Unitary Three-body Loss in a Degenerate Bose-Fermi Mixture
本文研究了热玻色气体和简并费米气体的超冷混合气体中的三体损耗。我们发现，在么正性，种间散射长度发散，通常的反平方温度标度的三体损耗中发现的非简并系统强烈修改和减少的费米气体的简并度的增加。虽然减少损失的定性解释内的少体散射框架，剩余的抑制提供了证据的长程RKKY相互作用介导的玻色子之间的费米子。我们的模型基于RKKY相互作用定量再现的数据没有自由参数，并预测一个数量级的减少的三体损耗系数在深费米简并制度。
2022-05-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Engineering Quantum States of Matter for Atomic Clocks in Shallow Optical Lattices
我们研究了光学晶格光子受激散射对${}^{87}\mathrm{Sr}$光晶格时钟中原子相干时间的影响。发现这样的散射过程将可实现的相干时间限制为小于12 s（对应于$1 \times 10^{16}$的品质因数），显著短于预测的${}^{87}\mathrm{Sr}$的激发时钟状态的145（40）s寿命。我们建议，浅，状态独立的光晶格与增加的晶格常数可以引起足够小的晶格光子散射和运动的退相率，使相干时间的顺序上的时钟过渡的自然寿命。这个方案不仅应该与三维光晶格中费米简并气体的相对高的原子密度相兼容，而且我们预期物质的各种量子态的某些性质可以用来抑制由于隧穿引起的退相。
2019-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Observation of a Degenerate Fermi Gas Trapped by a Bose-Einstein Condensate
本文报道了在种间费什巴赫共振附近通过交感冷却在光阱中形成稳定的量子简并费米$^6$ Li和玻色子$^{133}$ Cs混合物。新的制度的量子简并混合物被确定。适度的吸引物种间的相互作用，我们表明，一个简并的费米气体的锂可以完全限制在Cs冷凝物没有外部的潜力。对于更强的吸引力，平均场崩溃的预期，没有这样的不稳定性观察。在这种情况下，我们认为稳定性是动态平衡的结果，物种间的三体损失防止崩溃。我们的图片是支持率方程模型，热化率和所观察到的非弹性损失率之间的交叉的制度，平均场崩溃预计会发生。
2017-06-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
High-fidelity imaging of a band insulator in a three-dimensional optical lattice clock
本文在三维光晶格钟中实现高密度能带绝缘态，并结合饱和荧光与吸收成像技术实现高保真密度测量，为研究偶极相互作用驱动的长寿命多体态奠定基础。
2023-01-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Suppression of Density Fluctuations in a Quantum Degenerate Fermi Gas
我们研究了理想费米气体的密度分布，并观察到量子简并区深处冷云密度涨落（原子散粒噪声）的泡利抑制。强抑制观察到的探针体积包含超过10，000个原子。测量抑制水平可在低温下提供灵敏的温度测量。在这种灵敏的噪声测量方法已经用理想的费米气体验证之后，它现在可以被应用于表征强关联多体系统中的相变。
2010-05-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
A long-lived spin-orbit-coupled degenerate dipolar Fermi gas
我们描述了使用磁性最强的费米子元素镝来创造长寿命的量子简并原子自旋轨道耦合气体。自旋轨道耦合产生于一个合成的规范场，该规范场是由一个原子自旋的光耦合分量组成的简并缀饰态的绝热跟随所产生的。由于镝的大电子轨道角动量和大磁矩，气体的寿命不像碱金属原子气体那样受到来自光-物质耦合的自发发射的限制，而是受到自旋的偶极弛豫的限制。由于费米统计，这种弛豫在大磁场下被抑制。我们观察到的寿命高达400毫秒，这超过了自旋轨道耦合的费米子碱金属原子的10-100倍，并接近从理论模型中获得的值。弹性偶极相互作用也被观察到影响拉比演化的自旋，揭示了相互作用的费米子系统。这种弱相互作用的自旋轨道耦合简并费米气体的长寿命将促进在更长的时间尺度上表现出的量子多体现象的研究，具有令人兴奋的意义探索奇异的拓扑量子液体。
2016-08-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Probing Interactions between Ultracold Fermions
在超冷温度下，泡利不相容原理抑制了相同费米子之间的碰撞。这促使了使用费米子同位素的原子钟的发展。然而，通过探测具有数千个晶格限制的超冷费米子Sr原子的光钟跃迁，我们观察到了密度相关的碰撞频移。这些碰撞效应已被系统地测量，并通过理论描述将其归因于探针激发过程中的不均匀性，使原子可区分。这项工作也产生了零时钟密度漂移的见解。
2009-02-19 cond-mat.other physics.atom-ph
Adiabatic spin-dependent momentum transfer in an SU(N) degenerate Fermi gas
我们引入了一个自旋-轨道耦合方案，其中一个回射激光束选择性地衍射两个自旋分量在相反的方向。自旋灵敏度是通过扫描磁场敏感的过渡，而暗态确保自发发射保持低。该方案是绝热的，因此具有固有的鲁棒性。这种定制的自旋-轨道耦合允许同时测量锶简并费米气体的自旋和动量分布，从而打开了SU（N）量子磁体上动量分辨自旋相关测量的道路。
2020-06-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Shortcut to a Fermi-Degenerate Gas of Molecules via Cooperative Association
我们从理论上研究了费米简并气体的分子通过光缔合或费什巴赫共振应用到一个简并玻色费米混合原子的创建。这个问题引起了人们的兴趣，因为与玻色子不同，费米子一般不会表现出合作的行为，所以，比如说，200万个原子集体转化为100万个分子是不可能的。然而，我们发现，耦合费米系统显示集体拉比振荡和绝热通道之间的原子和分子，从而模仿玻色-爱因斯坦统计。因此，玻色和费米气体的简并混合物的合作缔合可以作为费米分子简并气体的捷径。
2003-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Transition from a polaronic condensate to a degenerate Fermi gas of heteronuclear molecules
本研究在密度匹配的简并 Bose–Fermi 混合物中观测极化子相到分子相的量子相变，并制备出具有 2.7 Debye 偶极矩的钠–钾分子量子简并气体。
2021-12-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Spin waves and Collisional Frequency Shifts of a Trapped-Atom Clock
我们用空间非均匀脉冲激发自旋波，并研究了囚禁$^{87}$ Rb的芯片级原子钟的频移。超精细跃迁的密度相关频移模拟了费米子s波碰撞频移，包括光晶格钟的频移。当自旋极化在陷阱中振荡时，频移反转，并且取决于第二个拉姆齐脉冲的面积，表现出预测的超出平均场的频移。数值和分析模型说明了观察到的行为。
2012-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Coherent evolution of superexchange interaction in seconds long optical clock spectroscopy
本研究利用近单位填充的锶三维光晶格，通过光钟激光引入自旋-轨道耦合并调控费米-哈伯德哈密顿量，在秒级时间尺度上直接观测到可调的超交换相干相互作用，为三维光晶格钟探测量子磁性与自旋纠缠奠定基础。
2024-02-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Degenerate Bose-Fermi mixtures of rubidium and ytterbium
我们首次实现了玻色子$^{87}$ Rb和费米子$^{171}$ Yb原子在混合光偶极阱中的量子简并混合，该混合光偶极阱具有可调谐的、依赖于物种的捕获势。$^{87}$ Rb被证明是一个可行的制冷剂的非相互作用的$^{171}$ Yb原子，冷却到$2.4 \times 10^5$ $^{171}$ Yb原子的温度为$T/T_F = 0.16(2) $，同时形成一个$^{87}$ Rb BEC的$3.5 \times 10^5$原子。此外，我们证明了我们的能力，独立定制的潜力，为每个物种，这铺平了道路，研究杂质浸在玻色气体。
2015-10-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Comparison of spectral linewidths for quantum degenerate bosons and fermions
通过测量光学偶极阱中1557 nm $2~^3S-2~^1S$磁偶极跃迁（$8~\text{Hz}$自然线宽），我们观察到$^4\text{He}$玻色-爱因斯坦凝聚体和$^3\text{He}$简并费米气体的光学线形状的巨大差异. $15~\text{kHz}$半高宽凝聚线的形状只被平均场相互作用加宽，而简并费米气体线的形状被加宽到$75~\text{kHz}$半高宽，这是由于泡利不相容对空间和动量分布的影响。观察到的非对称的光学线的形状与量子简并气体的线形模型非常一致。对于$^4$ He，提取了三重态单重态s波散射长度$a=+50(10)_{\text{stat}}(43)_{\text{syst}}~a_0$。高光谱分辨率揭示了BEC的吸收光谱中的双重峰，并且这种效应通过弱光晶格的存在来理解，其中晶格反冲和光谱光子反冲的简并导致布拉格样散射。
2016-11-16 physics.atom-ph quant-ph
Thermodynamics of a deeply degenerate SU($N$)-symmetric Fermi gas
多体量子系统可以表现出经典系统无法比拟的惊人对称性。在实际材料中，SU（$N$）对称性是一种理想化的对称性，而这种对称性在完全可控的超冷碱土原子气体中是首次实现的。在这里，我们研究了SU（$N$）对称费米液体的$^{87}$ Sr原子，其中$N$可以被调整到10大。在深度简并制度中，我们通过精确测量的密度波动和膨胀动力学的大$N$的自旋状态下SU（$N$）对称性导致显着的相互作用的影响，在一个系统与一个名义上可以忽略的相互作用参数。考虑到这些影响，我们证明了精确到费米能量的百分之一的测温法。我们还证明了准备简并费米海的记录速度，在3秒内达到$T/T_F = 0.12$，由SU（$N$）对称相互作用。这与引入新的自旋极化方法一起，使得3D光晶格时钟能够在带绝缘机制中操作。
2020-03-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermalization and Sub-Poissonian Density Fluctuations in a Degenerate Molecular Fermi Gas
我们观察到热化的极性${}^{40}\text{K}{}^{87}\text{Rb}$分子的简并费米气体的生产。通过测量费什巴赫共振附近的原子-二聚体弹性散射截面，我们发现Feshbach分子与两种母体原子迅速达到热平衡。平衡基本上是通过相干转移到基态来维持的。亚泊松密度波动Feshbach和基态分子的测量，给出了一个独立的表征简并和直接探测分子费米-狄拉克分布。
2019-12-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Collective excitation of trapped degenerate Fermi gases
我们表明，通过云的捕获冷费米子的聚焦激光束的缓慢驱动允许在系统中的集体激发的创建。这种方法最初是由我们为玻色子提出的，在实验上似乎是完全可行的--它只需要原子阱中的势在时间上有适当的变化，正如实验室已经实现的那样。
2002-03-21 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
FSRCC two-valence calculations of clock transition properties, dipole polarizability and isotope shifts in Fermionic and Bosonic Sr
本研究用FSRCC和PRCC理论计算锶同位素钟跃迁性质、极化率和同位素位移，结果与实验吻合，并发现Breit、QED和三重激发修正至关重要。
2025-10-17 physics.atom-ph
Collective molecule formation in a degenerate Fermi gas via a Feshbach resonance
我们通过费什巴赫共振模拟了简并费米气体到玻色子分子的无碰撞集体转换，将玻色子分子视为经典场，并用随机相位播种配对振幅。费米海的动力学不稳定性对协会成分子启动转换。该模型定性地再现了几个实验观察结果{[Regal等人，Nature { \bf 424}，47（2003）]}。我们预测，费米气体的初始温度设定了原子-分子转换效率的极限。
2004-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Rabi Spectroscopy and Excitation Inhomogeneity in a 1D Optical Lattice Clock
研究了深一维光晶格中原子运动对超冷费米子原子精密拉比光谱的影响。我们分析了纵向边带谱的谱成分，并提出了一个模型，从它们的结构中提取关于横向运动和样品温度的信息。时钟跃迁本身的拉比光谱也受到光晶格弱限制横向方向上原子运动的影响。通过推导载流子跃迁的拉比跳跃和拉比线型，我们得到了一个量化依赖于陷阱态的激发不均匀性的模型。非均匀激发的超冷费米子变得可分辨，这允许s波碰撞。我们推导出一个详细的模型，这个过程中，并解释观测到的密度漂移数据的动态平均场漂移的时钟过渡。
2009-09-01 physics.atom-ph
Zero-Temperature Theory of Collisionless Rapid Adiabatic Passage from a Fermi Degenerate Gas of Atoms to a Bose-Einstein Condensate of Molecules
我们从理论上研究了零温度系统的费米简并原子耦合到玻色子分子通过碰撞快速绝热通过一个费什巴赫共振，专注于饱和的分子转换效率在最慢的磁场扫描速率。借用新的多费米子Fock态理论，我们发现适当的磁场扫描模型可以系统地消除饱和。我们还揭穿了常见的误解，即多体效应是负责分子存在以上的两体阈值。
2005-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Phase diagram of trapped degenerate Fermi gases including effective s- and p-wave interactions
研究了s波和p波相互作用对简并单组分和双组分费米气体的影响。在考虑有效接触相互作用的s波和p波项的P-Fermi近似下，导出了多组分费米气体的能量泛函。在此基础上，研究了稀薄气体在平均场作用下的稳定性，得到了用费米动量和s、p波散射长度表示的稳定性条件。进一步讨论了双组分费米气体的空间分离，给出了组分分层的显式条件，并计算了分离相的密度分布。研究结果总结在零温度相图的简并两组分费米气体。结果表明，p波相互作用对简并费米气体的相图有着重要的影响，并引起了新的现象，如绝对稳定和组分分离.因此，它可能在捕获原子费米气体中设想的BCS转变的背景下有用。
2001-08-15 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Trapping of Neutral Mercury Atoms and Prospects for Optical Lattice Clocks
本文报道了汞同位素在${}^1S_0-{}^3P_1$复合跃迁上的汽室磁光俘获。六个丰富的同位素，包括四个玻色子和两个费米子，被捕获。汞是迄今为止捕获的最重的非放射性原子，这使得在标准模型之外进行"新物理“的灵敏原子搜索成为可能。我们提出了一个精确的光晶格时钟的基础上汞和评估其系统的精度优于$10^{-18}$。高精度、高稳定度的汞原子钟将为光晶格钟和精细结构常数随时间变化的研究提供新的途径。
2007-11-29 physics.atom-ph
The degenerate Fermi gas with renormalized density-dependent interactions in the K harmonic approximation
本文给出了超球坐标系中简并费米气体中密度相关零程相互作用的一个简单实现。该方法产生了一个一维有效的潜力，准确地描述了基态能量的超半径的函数，均方根半径的两个自旋组件的气体在整个么正性制度。在幺正性制度的呼吸模式频率被发现限制到非相互作用的值。一个动力学不稳定性，类似于Bosenova，预计是可能的气体中含有三个以上的自旋组件，为大，负，两体散射长度。
2007-02-21 cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Effective s- and p-Wave Contact Interactions in Trapped Degenerate Fermi Gases
本文讨论了被束缚在外势场中的稀薄简并费米气体的结构和稳定性，特别强调了s波和p波相互作用的影响。在第一步中，有效的接触相互作用的所有分波推导出，它再现的能量谱的平均场模型空间内的全部潜力。利用s波和p波部分，在高斯-费米近似下计算了多组分费米气体的能量密度。在此基础上，研究了单组分和双组分费米气体对平均场诱导坍缩的稳定性。明确的稳定性条件的密度和总粒子数。对于单组分系统，吸引p波相互作用限制了气体的密度。在两个组件的情况下，一个微妙的竞争的s波和p波的相互作用发生，并产生了丰富的各种现象。例如，一个排斥的p波部分可以稳定一个两组分系统，否则该系统会由于吸引的s波相互作用而崩溃。结果表明，p波相互作用对简并费米气体的结构可能有重要影响，不应从一开始就忽略。
2001-02-22 cond-mat.soft physics.atom-ph
