All-optical cooling of Fermi gases via Pauli inhibition of spontaneous emission
基于泡利原理对自发发射的预期抑制，提出了一种将费米气体冷却到量子简并状态的技术。自发发射线宽的减小引起多普勒温度的相应降低，这在特定条件下可能引起失控过程，通过该过程费米子逐渐冷却。该方法需要磁光阱作为冷却系统和光偶极阱的组合来增强量子简并。这导致预期的费米简并因子$T/T_F$与最近实现的最低值相当，具有直接实现光晶格的潜力。这种技术的实验演示也应该间接地提供了泡利不相容原理在原子物理学水平上的宏观表现。
2016-11-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
All-Optical Production of quantum degeneracy and molecular BEC of $^6$Li
在高功率交叉光偶极阱中，通过直接蒸发冷却，在$^6$ Li的两个最低超精细态的混合物中获得了高度简并和强相互作用的费米气体.该陷阱是从一个大原子数磁光阱（MOT），这是由一个2.5瓦的腔内倍频光输出在671 nm的激光系统实现加载。利用这个系统，我们还演示了分子玻色-爱因斯坦凝聚体（mBEC）的产生，并观察到费米气体在所谓的BEC-BCS交叉制度的各向异性膨胀。
2015-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optical resonance shifts in the fluorescence of thermal and cold atomic gases
我们表明，铷原子的冷气体的荧光的共振位移基本上不同于那些遵守标准连续介质电动力学的热原子系综。分析是基于大规模的微观数值模拟和实验测量的共振位移在光传播的稳态响应。
2016-04-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Fermion parity gap and exponential ground state degeneracy of the one-dimensional Fermi gas with intrinsic attractive interaction
利用密度矩阵重整化群，数值计算了自旋轨道耦合和塞曼场作用下具有吸引内禀相互作用的一维费米气体的束缚能、激发能隙和对局域微扰的敏感性.这样的系统原则上可以在限制在1D光晶格中的超冷原子系统中实现。我们注意到，在光滑抛物势引入的空间界面存在下，系统的对结合能和激发能随系统尺寸呈指数衰减，表明存在指数基态简并，这与最近的工作是一致的.然而，该数量守恒系统的基态简并对局部杂质的敏感性表明，在存在局部扰动的情况下，能隙随系统大小呈幂律消失。我们比较这个系统与更熟悉的系统中的伊辛反铁磁体在横向场的存在下实现的里德伯原子，并认为，指数分裂干净的数量守恒的一维费米系统是类似的相位只有常规的顺序。
2020-09-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Nonlocal pair correlations in Lieb-Liniger gases: A unified nonperturbative approach from weak degeneracy to high temperatures
我们提出了一维玻色子系统中的非局部对相关的排斥接触相互作用，是一致有效的，从经典的高温制度到弱量子简并进入超低温制度的分析结果。通过使用包含在完整的多体传播子的短时间近似的信息，我们得到的结果是非微扰的相互作用参数，同时涵盖了广泛的温度和密度。对于三个粒子的情况下，我们给出了一个简单的公式，任意耦合，这是准确的稀释限制，而保持有效的制度，其中热德布罗意波长$λ_T$是系统的特征长度$L$的顺序。然后，我们将展示如何使用这个结果找到任意的，但固定的粒子数$N$，包括有限尺寸的修正的非局部相关的解析表达式。在热力学极限中忽略后者提供了量子简并参数$Nλ_T/L$的扩展。我们比较我们的分析结果与数值Bethe anomaly计算，发现极好的协议。
2018-07-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Analytical and numerical expressions for the number of atomic configurations contained in a supershell
本文给出了原子中电子组态数的三个显式公式，即$Q$电子在各简并态$g_1$，$g_2$，.的$N$亚壳层中分布的方式数，$g_N$。新的表达式得到使用生成函数的形式主义。第一个包含涉及多项式系数的总和。第二个依赖于收集具有相同简并度的子壳的想法。第三个也收集子壳具有相同的退化，并导致一个双变量生成函数的定义，允许推导递归关系。对于给定简并度$g$的$N$不同子壳上的布居分布，给出了该分布的一阶矩的解析表达式.通过计算累积量，分析了具有任意退化度的子壳的一般情况。给出了任意阶累积量的一个相当简单的表达式，以及累积量的母函数。使用Gram-Charlier展开，分析的分布在一个正态分布乘以一个厄米多项式的总和的简单近似。埃奇沃思的扩张也得到了测试。当保留较少项时，它的精度与Gram-Charlier精度相当，但当截断阶数增加时，它的发散速度要快得多。虽然这种分析是通过原子超壳层中的例子来说明的，但它也适用于更一般的组合问题，例如费米子分布。
2020-08-16 math-ph math.MP nucl-th
Light trapping in high-density ultracold atomic gases for quantum memory applications
高密度和超冷原子气体已经成为量子存储应用中存储单个光子的有前途的介质。在本文中，我们提供了一个概述，我们在这个方向上的理论和实验工作，特别注意操纵光存储（a）通过复杂的经常性的光学散射过程在非常高的密度气体（b）的外部控制场的特征电磁感应透明配置。
2010-05-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optical-depth scaling of light scattering from a dense and cold atomic $^{87}$Rb gas
本文报道了$^{87}$ Rb原子在冷而稠密的原子气体中的近共振光散射。测量探针频率调谐附近的$F=2\to F'=3$近封闭的超精细过渡，特别注意从共振失谐的散射光强度的依赖关系，在样品中的原子数，和原子样品的大小。我们发现，在很宽的实验变量范围内，原子样品的光学深度作为一个有效的单一标度参数，它很好地描述了所有的实验数据。
2018-07-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Evaporation of microwave-shielded polar molecules to quantum degeneracy
超冷极性分子具有很强的电偶极矩和丰富的内部结构，这使得它们成为探索奇异量子物质、实现新的量子信息方案或测试自然界基本对称性的理想基石。实现它们的全部潜力需要将相互作用的分子气体冷却到量子简并状态。然而，分子的复杂性使得它们的碰撞在短距离内本质上不稳定，即使对于非反应性分子，迄今为止也阻止了三维量子简并的冷却。在这里，我们证明了蒸发冷却的费米钠钾分子的三维气体远低于费米温度使用微波屏蔽。通过将旋转态与蓝色失谐的圆偏振微波耦合而设计的排斥势垒保护分子不到达短程。微波敷料诱导分子之间的强可调偶极相互作用，导致高弹性碰撞率，其可以超过非弹性碰撞率至少460倍。这种大的弹性与非弹性碰撞的比率使我们能够将分子气体冷却到21纳开尔文，相当于费米温度的0.36倍。这种前所未有的寒冷和密集的极性分子样品为探索新的多体现象开辟了道路，例如长期寻求的超冷物质的拓扑p波超流态。
2022-01-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Mapping trapped atomic gas with spin-orbit coupling to quantum Rabi-like model
我们建立了一个连接的超冷原子系统的谐波陷阱与拉曼诱导的自旋轨道耦合的量子拉比类模型。通过将囚禁原子系统映射到类拉比模型中，我们可以按照求解量子拉比模型的方法得到类拉比模型的精确解。这种映射的存在意味着我们可以用自旋轨道耦合的囚禁原子气体来研究量子光学中的基本模型。
2013-02-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Second-order virial expansion for an atomic gas in a harmonic waveguide
考虑了存在波导且在费什巴赫共振附近的冷双组分费米和玻色原子气体的维里膨胀。原子之间的相互作用和与Feshbach分子的耦合使用定量可分离的双通道模型建模。定义了原子波导中的散射相移。这使我们能够扩展Beth-Uhlenbeck公式的二阶维里系数，这种非齐次的情况下。
2016-07-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum reflection of single photons in a cold Rydberg atomic gas
提出并分析了一种利用电磁诱导透明实现单光子在冷里德伯原子气体中的量子反射的方案，该方案利用存储的门光子制备了一个深的、可调的吸引势阱.这种方案有望用于色散型单光子开关的设计，并可作为同时观察光子波粒性质的量子器件。
2022-08-07 physics.atom-ph quant-ph
Observation of collective atomic recoil motion in a momentum-squeezed, ultra-cold, degenerate fermion gas
我们证明了明确的集体原子反冲运动在稀释，动量压缩，超冷简并费米子气体绕过泡利阻塞的影响。虽然由于量子气体服从费米-狄拉克统计，玻色子激发的增益必然不存在，但来自底层波混合过程的集体原子反冲运动是清晰可见的。在适当偏振的单个泵浦脉冲下，我们观察到两个相互垂直的混频过程同时发生。我们的实验还表明，在玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到的红-蓝泵浦失谐不对称性在费米子中不发生。
2010-06-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Seeing spin dynamics in atomic gases
几十年来，原子和分子的内自旋、电子轨道和核运动状态的动力学一直是原子和分子物理学界关注的焦点。这种动力学正越来越多地在由原子和分子气体组成的多体系统中进行研究。我们的发现有时与在凝聚态系统中观察到的现象密切相关，而在其他情况下，它们代表了真正的新研究领域。我讨论了几个例子自旋动力学发生在旋玻色-爱因斯坦气体，突出的优势，自旋敏感成像的理解和利用这种动力学。
2014-12-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergence of spatial spin-wave correlations in a cold atomic gas
在准一维Rb原子样品中光学激发里德伯自旋波。成对自旋波关联是通过空间选择性地将量子态转移到光场和光的光电相关测量来观察的。的相关性被解释在退相的多重激发自旋波的长程里德伯相互作用。
2012-08-23 physics.atom-ph quant-ph
Disentangling Pauli blocking of atomic decay from cooperative radiation and atomic motion in a 2D Fermi gas
通过直接测量原子布居来观察原子自发衰变的泡利阻塞需要使用长寿命的原子气体，其中量子统计、原子反冲和合作辐射过程都是相关的。我们开发了一个理论框架，能够同时占所有这些影响的制度，在半经典的非相互作用或相互作用的冷冻原子近似的基础上先前的理论方法失败。我们将其应用于原子在一个单一的二维煎饼或煎饼阵列具有有效的$Λ$水平结构（一个激发和两个简并基态）。我们确定了一个参数窗口，其中的原子寿命的两个扩展因子明确归因于泡利阻塞应在实验上观察到的深度简并气体与$\sim 10^{3} $原子。我们的预测得到了$^{87}$ Sr原子中${}^{1}\rm{S_0}-{}^{3}\rm{P_1}$跃迁的数依赖性激发态衰变率的观察的支持。
2021-08-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Manipulating Majorana fermions in one-dimensional spin-orbit coupled atomic Fermi gases
马约拉纳费米子是拓扑量子计算中存储和处理信息的理想候选者。在囚禁的超冷原子费米气体中控制这样的单个信息载体的能力是量子信息科学中的一个新主题。然而，费米子原子是中性的，因此很难操纵。本文从理论上研究了一维自旋轨道耦合原子费米气体中涌现的马约拉纳费米子的控制。我们讨论了（i）如何移动马约拉纳费米子通过增加或减少有效的塞曼场，这就像一个固态控制电压门;以及（ii）如何创建一对马约拉纳费米子通过添加磁性杂质势。我们讨论了在$^{40}$ K原子的超冷费米气体中我们的控制方案的实验实现。
2013-01-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Slow light propagation in trapped atomic quantum gases
研究了半经典慢光在囚禁二能级原子量子气体中的传输。在局域密度近似下，比较了低温玻色、费米和玻尔兹曼气体的群速度和透射率随温度的变化规律.
2001-04-04 quant-ph
Stationary light pulses in ultra cold atomic gasses
我们提出了一个理论处理的电磁感应透明和光存储使用驻波耦合场在介质中的原子组成的静态，如超冷原子气体或固态介质。我们表明，它是可能的，以创建一个稳定的光脉冲，有一个定性的不同的行为比在热气体介质的情况下，提供更大的潜力量子信息处理应用。
2006-11-07 quant-ph
Optical detection of fractional particle number in an atomic Fermi-Dirac gas
从理论上研究了一维光晶格中费米-狄拉克原子气体与具有非平凡孤子相位分布的相干电磁场的耦合。我们认为，由此产生的分数本征值的粒子数算子可以通过光散射检测。这可能是一个真正的量子力学测量的粒子数分馏在一个稀释的原子气体。
2003-08-29 cond-mat hep-th quant-ph
Temporally multiplexed quantum repeaters with atomic gases
我们提出了一个时间复用版本的Duan-Lukin-Cirac-Zoller（DLCZ）量子中继协议，使用原子气体中的受控非均匀自旋展宽。第一个分析表明，复用的优点是否定的噪声，由于自旋波激发对应于未观察到的方向的斯托克斯光子发射。然而，这个问题可以通过与斯托克斯光子共振但对反斯托克斯光子不可见的中等精细度腔的帮助来克服。我们的建议承诺大大增强量子中继器的性能与原子气体。
2010-07-28 quant-ph
Nondegenerate parametric down conversion in coherently prepared two-level atomic gas
描述了二能级原子气体中的参量下转换过程，其中原子处于相关能级的叠加态。这种叠加导致相位匹配条件分裂成三个不同的条件。另一个，更重要的是，所讨论的系统的特点是不饱和的放大系数随着泵浦波强度的增加，在“边带”的产生条件。
2008-07-14 quant-ph
Observation of narrow Autler-Townes components in the resonant response of a dense atomic gas
我们在实验上研究了在强激光场作用下，弱探测光从稠密钾原子蒸气中反射的现象。在强激光场诱导的Rabi频率远小于未激发蒸气共振跃迁的自加宽宽度的条件下，我们观察到了Autler-Townes双峰。我们把我们的观察归因于强驱动场对原子退相干的降低。我们提出了一个稠密原子气体中非线性过程的理论模型来解释观测结果。
2008-04-25 quant-ph
The dissipation of the system and the atom in two-photon Jaynes-Cummings model with degenerate atomic levels
采用主方程微扰展开的方法，研究了简并原子能级双光子Jaynes-Cummings模型（JCM）中系统和原子的耗散性质。数值结果表明，原子能级的简并度决定了原子与光场的纠缠周期。原子线性熵的渐近值明显增大。局域纠缠和去纠缠的幅度被抑制。简并原子的初始相干性越好，相干损失越大。
2005-09-21 quant-ph
Fermionizing a small gas of ultracold bosons
我们研究具有内部自由度的超冷原子玻色子的快速旋转气体的物理学。我们表明，在快速旋转的限制的陷阱的问题完全映射到非相互作用的费米子自旋在最低的朗道水平。实玻色子系统的谱与有效费米子的谱相同，具有相同的本征值和相同的态密度。当原子数与自旋简并度之比为整数时，有效费米子的基态为整数量子霍尔态。相应的玻色子态是分数量子霍尔液体，其填充因子的范围为序列nu=1/2，2/3，3/4，.，随着自旋简并度的增加。任何人都有1/2，1/3，1/4，...可以通过插入具有适当偏振的激光来创建统计。当自旋简并度等于气体中的原子数时，会出现一种特殊的情况。基态则是完全反对称自旋态和nu=1劳克林态的产物。在这种情况下，虽然系统的实部是玻色子原子，但系统表现出具有费米子统计的费米子激发。
2002-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sympathetic cooling of an atomic Bose-Fermi gas mixture
通过求解受限混合气体的耦合量子Boltzmann方程，研究了玻色气体对原子费米气体的交感冷却。平衡温度和弛豫动力学的结果，并开发了一些简单的模型。我们的研究表明，交感和强制蒸发冷却相结合，使费米气体被冷却到简并制度的量子统计，平均场效应是重要的。定性地讨论了平均场效应对平衡态空间分布的影响。
1998-10-30 cond-mat quant-ph
Optical scattering angles and Bose-stimulated motion in cold atomic gas
玻色统计意味着在小角度的光散射冷，玻色气体的实质性增强。在玻色-爱因斯坦温度下，增强显著增加。这种现象可以用来消除几乎完全由弱探测光束加热的气体。
1996-01-11 quant-ph
Cooperative parametric resonance of the spin one half system of the dense atomic gas
研究了自旋1/2系统与直流和交流磁场相互作用时的合作共振。在系统集体区域中的这种相互作用可以导致致密原子气体的受激自旋态的参数共振和快速激发。利用密度矩阵方法研究了这一现象。我们讨论了这种效应的实现和可能的应用的量子放大辐射的超辐射发射。
2017-10-24 quant-ph
Decoherence of Atomic Gases in Largely Detuned Laser Fields
从理论上研究了玻色原子气体与大失谐激光相互作用引起的退相干。结果表明，对于驻波激光束，退相干与单粒子的结果一致。对于一个运行的激光束，多粒子效应导致显着的修改。
2001-02-02 quant-ph
Cavity-mediated collective laser-cooling of a non-interacting atomic gas inside an asymmetric trap to very low temperatures
在本文中，我们确定了一个多粒子声子期望值$ζ$的能力，诱导集体动力学的非相互作用的原子气体内的光学腔。然后，我们建议利用这个期望值，以提高激光冷却的许多原子通过一个循环的两阶段的过程，其中包括冷却和位移阶段。在冷却阶段，应用短激光脉冲。这些使用$ζ$作为资源，并将原子气体的振动能量降低固定量。随后的位移阶段利用捕获势的不对称性来补充多粒子声子期望值$ζ$。交替两个阶段的冷却过程中示出的原子气体转移到最终的温度消失在无限多的粒子限制。
2017-11-22 quant-ph
Stationary light in cold atomic gases
讨论了在多普勒展宽可忽略的情况下，电磁感应透明的λ型原子气体中由一对反向传播的控制场产生的稳态光。在这种情况下，在讨论热蒸汽中的定态光时所用的久期近似不再有效。我们讨论了有效的光捕获系统的质量，并表明，在以前的索赔相比，它是有限的，甚至为消失的基态退相。光子损失的动力学通常是非指数的，并且可以比在热气体中更快或更慢。
2009-09-16 quant-ph
Practical scheme for a light-induced gauge field in an atomic Bose gas
提出了一种利用两束交叉激光在原子气体中产生阿贝尔规范场的方案。如果内部原子态遵循原子-激光相互作用的本征态，则Berry相位会产生一个矢量势，该矢量势可以使玻色气体中的涡旋成核。本方案的操作，甚至对于一个大的失谐相对于原子共振，使其适用于碱金属原子没有显着加热由于自发发射。我们测试的绝热近似的有效性，通过整合的耦合Gross-Pitaevskii方程组与各种内部原子状态，我们表明，相互作用气体的稳定状态确实表现出涡旋晶格，预期从绝热规范场。
2009-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Reductive Perturbation Method for Photon Propagations in a Cold Atomic Gas
本文提出量子约化摄动方法，从全量子Heisenberg-Langevin-Maxwell方程推导出量子非线性Schrodinger方程，用于研究冷原子气体中的双光子束缚态与光学孤子，并指出该方法具有普适性。
2024-06-12 quant-ph
Natural orbits of atomic Cooper pairs in a nonuniform Fermi gas
研究了非均匀费米气体中原子库珀对的基模结构。根据Bogoliubov准粒子真空的性质，单粒子密度矩阵和反常密度矩阵具有相同的本征函数集.这些本征函数对应于与BCS基态相关的自然配对轨道。我们研究了球谐势阱中费米气体的这些轨道，并构造了Schmidt分解形式的库珀对的波函数。研究了成对原子间的空间量子纠缠问题。
2006-05-08 cond-mat.other quant-ph
