Cyclotron Dynamics of a Kondo Singlet in a Spin-Orbit-Coupled Alkaline-Earth Atomic Gas
利用超冷碰撞和激光辅助隧穿技术研究了二维光晶格中超冷碱土金属费米子原子的近藤交换作用和量子自旋霍尔效应之间的相互作用.在强近藤耦合区，尽管原子的环轨道消失，但原子对在两个时钟态下的集体动力学可以在一个元胞中呈现出一个与自旋相关的回旋轨道，实现近藤单态的量子自旋霍尔效应.我们证明了自旋为零的近藤单态的集体回旋动力学除了二阶对角隧穿外，还受有效的Harper-Hofstadter模型的支配。
2015-02-16 cond-mat.quant-gas
Adiabatic loading of one-dimensional SU(N) alkaline earth fermions in optical lattices
限制在光晶格中的超冷费米子碱土原子实现了具有内部SU（N）对称性的哈伯德模型，其中N可以大到10。这样的系统有望在低于超交换能量标度的温度下拥有奇异的磁物理学。利用量子蒙特卡罗模拟研究了弱相互作用气体在强相互作用光晶格中的低温区，结果表明，在强相互作用区中引入弱相互作用气体后，最终温度随N的增加而降低.此外，我们估计了探测与低温SU（N）磁性相关的温度标度。我们的研究结果是令人鼓舞的探索异国情调的大N磁态在正在进行的实验。
2012-09-20 cond-mat.quant-gas
Topological Fulde-Ferrell states in alkaline-earth-metal-like atoms near an orbital Feshbach resonance
研究了类碱土金属原子准一维超冷费米气体中自旋-轨道耦合效应对轨道费什巴赫共振（OFR）附近配对物理的影响。OFR附近的自旋轨道耦合和配对相互作用之间的相互作用导致一个有趣的拓扑Fulde-Ferrell状态，其中状态的非平凡拓扑仅在封闭通道中编码，而在开放通道中具有拓扑平凡的Fulde-Ferrell配对。通过对Zak相和边态的表征，我们确定了系统的拓扑性质。拓扑Fulde-Ferrell态可以通过从飞行时间图像获得的动量-空间密度分布来识别。
2017-04-28 cond-mat.quant-gas
Geometric phase of Wannier-Stark ladders in alkaline-earth(-like) atoms
讨论了类碱土原子中周期性驱动钟态产生的Wanner-Stark阶梯的几何相位。以$^{171}$ Yb原子为例，我们证明了由两个失谐的时钟激光驱动的时钟态可以映射到两个带的Wannier-Stark阶梯上，其中系统沿阶梯的动力学行为映射到一维拓扑晶格中的Bloch振荡.当绝热条件满足时，在一个振荡周期内积累的几何相位被量子化，并揭示了随着激光器参数的调谐能带拓扑的变化。我们展示了如何通过不同核自旋态之间的干涉来实验检测几何相位。我们的研究揭示了工程的异国情调的能带结构在Floquet动力学。
2019-12-15 cond-mat.quant-gas
Magnetic crystals and helical liquids in alkaline-earth fermionic gases
在核自旋为I的一维碱土类费米子气体中，合成规范势和原子接触排斥的共同作用导致了具有有趣性质的分数绝缘态和导电态的存在.通过分析玻色化技术和基于密度矩阵重整化群算法的数值方法，我们揭示了这些相的存在和特征。特别是，我们表明，无间隙的阶段可以支持螺旋模式，而有间隙的状态，它出现在一定的条件下，其特征在于密度和磁序。只有自旋I大于1/2时才会出现几个明显的特征，这使得他们对冷原子的研究独一无二。最后，我们将讨论这些状态与薄环面极限中的非常规分数量子霍尔效应的性质有关。这种层次结构的状态的属性可以在最先进的冷原子实验室中进行实验研究。
2015-04-01 cond-mat.quant-gas
Probing the Kondo Lattice Model with Alkaline Earth Atoms
我们研究碱土金属原子的近藤晶格哈密顿量加上谐波限制势的输运性质，并建议简单的动力学探针的几个不同的制度的相图，可以实现与目前的实验技术。特别是，我们展示了如何近藤物理在强耦合，低密度，并在重费米子阶段是体现在偶极子振荡的陷阱中心位移后的导带。
2009-12-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Chemical reactions of ultracold alkaline-earth-metal diatomic molecules
本文通过电子结构计算研究超冷碱土金属双原子分子的反应能量学，发现原子交换和三聚体形成均无势垒、能量允许，表明这些分子在超低温下化学不稳定，需光晶格或屏蔽方案抑制损耗。
2023-11-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Bose-Einstein condensation of alkaline earth atoms: $^{40}${Ca}
我们首次实现了碱土金属元素$^{40}$ Ca的玻色-爱因斯坦凝聚。与大的基态s-波散射长度的$^{40}$钙的弹性和非弹性碰撞的影响进行了测量。根据这些发现，我们开发了一种优化的加载和冷却方案，使我们能够在两级磁光阱中经过激光冷却并随后在交叉偶极阱中强制蒸发后在不到3 s的时间内冷凝约$2 \cdot 10^4$原子。碱土金属元素的凝聚为精确测量窄的相互结合线以及在$^1$ S- $^3$ P渐近线的分子状态的调查开辟了新的机会。
2009-09-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Enhancing Kondo Coupling in Alkaline-Earth Atomic Gases with Confinement-induced Resonances in Mixed Dimensions
近藤效应描述了定域杂质与巡游费米子之间的自旋交换相互作用。超冷碱土原子气体利用其长寿命的钟态以及钟态与基态之间的核自旋交换相互作用，为近藤模型的量子模拟提供了一个天然的平台.现在的关键问题之一是近藤温度是否可以达到足够高，在目前的实验中，我们已经提出了使用横向限制将原子限制在一维管中，并利用限制诱导共振来增强近藤耦合。在这项工作中，我们进一步考虑了$1+0$维散射问题时，时钟状态进一步限制的轴向谐波限制。我们发现，这种轴向限制的时钟态原子不仅起到了本地化的作用，但也可以作为一个额外的控制旋钮，以达到限制诱导共振。结果表明，在实际条件下，横向和轴向约束相结合，可以实现约束诱导共振，从而实现近藤效应.
2017-05-19 cond-mat.quant-gas
Two-orbital physics of high spin fermionic alkaline earth atoms confined in a one-dimensional chain
研究了一维链中高自旋碱土金属费米子原子的电子基态与亚稳光学激发态之间的耦合效应，证明了该系统可以实现有限动量配对（Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov-like）态，而不存在自旋或裸质量不平衡.我们确定了一般自旋的重整化群轨道的$β$函数，并分析了流体力学极限下可能的带隙态和无隙态的结构。由于自旋空间的SU（N）对称性，即使在完全无带隙的2N分量Luttinger液态中也不能观察到完全的模式分离。相反，4个速度表征系统。我们求解了自旋为9/2的Sr-87同位素的重整化群方程，并详细分析了其相图。在$^{87}$ Sr原子的双轨道系统中，完全无带隙的Luttinger液态并不稳定，相反，不同的带隙非高斯不动点被确定为具有主导密度或超导涨落.超导态是稳定的，在一个非平凡的形状区域的参数空间作为一个结果之间的两个电子状态的耦合。
2013-12-05 cond-mat.quant-gas
Topological superfluidity with repulsive alkaline-earth atoms in optical lattices
拓扑超流体具有技术相关性，因为它们被认为拥有马约拉纳束缚态，这是量子计算和记忆的强大资源。在这里，我们提出了实现拓扑超流与费米子原子在光晶格。我们考虑的情况下，在两个内部状态的原子经历不同的晶格势：一个物种是本地化和其他巡回，并显示如何本地化的费米子的量子涨落引起的吸引力和强大的自旋轨道耦合在巡回带。在低温下，这些效应稳定了移动原子的拓扑超流体，即使它们的相互作用是排斥的。这种出现的状态可以用具有二聚化晶胞的超晶格中的${}^{87}$ Sr原子来设计。为了探索其独特的性能，我们描述了协议，使用高光谱分辨率和可控性的Sr时钟转换，如动量分辨光谱和超导响应的合成（激光诱导）磁场。
2017-10-08 cond-mat.quant-gas
Phase diagram of one-dimensional earth-alkaline cold fermionic atoms
用低能近似和密度矩阵重整化群方法研究了一维碱土金属费米子原子与镱171原子的相图。对于无公度填充，四个无带隙相位与自旋间隙被发现，并包括两个超导不稳定性和两个共存的键和电荷密度波不稳定性。在半满的情况下，七莫特绝缘阶段出现的出现与四个非退化阶段与异国情调的隐藏排序。
2010-12-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Confinement-induced Resonance of Alkaline-earth-metal-like Atoms in Anisotropic Quasi-one-dimensional Traps
研究了具有横向各向异性的准一维圆管中$^{173}$ Yb原子在轨道费什巴赫共振附近的约束诱导共振。通过求解二体散射问题，得到了不同各向异性比和不同磁场下CIR的位置。我们的结果表明，各向异性的陷阱势可以作为一个额外的旋钮，以调整的CIR的位置。特别地，可以将CIR的位置移动到当前实验中可达到的区域。我们还研究了系统的能谱，并从束缚态的角度分析了CIR的性质。我们发现，当轨道费什巴赫共振获得两个几乎简并的散射通道时，它们通常具有不同的阈值能量，当封闭通道束缚态能量退化到其中一个阈值时，CIR发生。
2018-09-03 cond-mat.quant-gas
Quasiexact Kondo Dynamics of Fermionic Alkaline-Earth-Like Atoms at Finite Temperatures
最近的实验观察到了$^{171}$ Yb原子的基态$^1S_0$和亚稳态$^3P_0$之间的反铁磁相互作用。这种观察结合使用状态依赖的光晶格允许近藤模型的量子模拟。我们建议，在这个近藤模拟器的异常的温度依赖性的运输，即近藤效应，可以检测到通过淬火动力学触发的陷阱电位的转变。为此，我们提高了最小纠缠典型热态（METTS）算法的数值效率，通过应用额外的特罗特门。利用改进的METTS算法，准精确地计算了一维Kondo模型在有限温度下的猝灭动力学。我们发现随着温度的降低，质心运动呈现对数抑制，这是近藤效应的一个特征。
2019-10-07 cond-mat.quant-gas
Topological phases protected by projective space-time inversion symmetry in alkaline-earth-metal-like atoms
Shanxi University（山西大学）；Sichuan University（四川大学）
本研究利用合成无自旋碱土金属类原子，通过投影时空反演对称性实现拓扑相，并揭示其通过自发对称破缺演变为电荷密度波相。
2026-01-17 cond-mat.quant-gas
Mott Insulators of Ultracold Fermionic Alkaline Earth Atoms: Underconstrained Magnetism and Chiral Spin Liquid
我们研究了用增强SU（N）对称性的海森堡自旋模型描述的碱土金属费米原子的莫特绝缘体。与SU（2）磁性形成鲜明对比的是，形成单线态需要两个以上的自旋。在正方形晶格上，经典的基态是高度简并的，因此磁序是不可能的。在大N极限下，我们发现了一个具有拓扑序和阿贝尔分数统计的手征自旋液体基态。我们讨论它的实验检测。具有非阿贝尔任意子的手性自旋液体也可以用碱土原子实现。
2009-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Magnetisms of spinor alkali and alkaline-earth atoms in optical lattices
本文从理论上研究了三维光晶格中自旋为1（碱金属原子）和自旋为0（碱土金属原子）玻色子的零温磁序。在自旋为1的玻色子的单模近似下，我们得到了描述光晶格中异质混合的有效玻色-哈伯德模型。基于玻色子动力学平均场论，通过控制碱金属原子和碱土金属原子之间的种间相互作用，绘制了自旋为1的原子具有正负自旋相关相互作用的体系的完整相图.我们发现，自旋-1组件的功能铁磁和磁绝缘相，除了超流，取决于自旋相关的相互作用。取自旋为1的碱金属玻色子为自旋$\uparrow$，自旋为0的碱土金属玻色子为自旋$\downarrow$，我们观察到系统在填充$n=1$处倾向于铁磁绝缘体，在填充$n=2$处倾向于无序绝缘体.有趣的是，我们观察到一个两步莫特绝缘超流体相变，作为碱金属和碱土金属原子之间的质量不平衡的结果。
2020-05-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Mott insulators of ultracold fermionic alkaline earth atoms in three dimensions
本文研究了一类SU（N）Heisenberg模型，该模型描述了三维简立方晶格上费米子超冷碱土原子的莫特绝缘体。基于较早的半经典分析，磁秩序是不可能的，而我们专注于一个可解决的大N限制，旨在解决非磁性基态之间的竞争。我们发现一个丰富的相图作为填充参数k的函数，由各种各样的基态自发破缺晶格对称性，在某些情况下，时间反演对称性。一个特别突出的例子是自发破坏晶格旋转对称性的状态，其中立方晶格分裂成双层，每个双层形成二维手性自旋液体状态。
2013-04-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
A 3-photon process for producing a degenerate gas of metastable alkaline-earth atoms
我们提出了一种产生亚稳碱土原子量子简并气体的方法。由于限制蒸发冷却在亚稳态的非弹性碰撞，这还没有实现。在$^{1}S_{0}$基态制备的量子简并样品可以通过相干3光子过程快速转移到$^{3}P_{2}$或$^{3}P_{0}$态。数值积分的玻色碱土原子的精细结构的密度矩阵演化表明，$\simeq90\%$的转移效率可以实现与实验可行的激光参数在Sr和Yb。重要的是，3光子过程可以设置为使得它在激发期间不向简并气体赋予净动量，这将允许研究Lamb-Dicke区域之外的亚稳态样品。我们讨论了几个实验挑战，成功实现我们的计划，包括最小化的差分AC斯塔克位移之间的四个状态连接的3-光子跃迁。
2016-04-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Core-Shell Magneto-Optical Trap for Alkaline-Earth-Metal-Like Atoms
提出并证明了一种新的类碱土金属（AEML）原子磁光阱（MOT），其中窄的$^{1}S_{0}\rightarrow$ $^{3}P_{1}$跃迁和宽的$^{1}S_{0}\rightarrow$ $^{1}P_{1}$跃迁在空间上排列成核壳结构.我们的计划解决了以前采用的MOT计划的主要局限性，导致在加载速率和稳态原子数显着增加。我们将此方案应用于$^{174}$ Yb MOT，在那里我们显示了约百倍的提高负载率和10倍的改善，在稳态原子数相比，我们知道的报告的情况下，到目前为止。这种技术可以很容易地扩展到其他AEML原子，以增加许多不同类型的精密实验的统计灵敏度。
2014-12-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Spin liquid phases of alkaline-earth-metal atoms at finite temperature
研究了有限温度下自旋为5/2的碱土原子在蜂窝晶格上的自旋液相。我们的分析基于Gutzwiller投影变分方法，重新转换为路径积分形式主义。在鞍点近似的框架下，我们确定了具有最低自由能的自旋液相，并研究了它们的温度依赖性。我们确定了一个临界温度，在这个温度下，所有的自旋液相熔化，系统进入顺磁相。我们还研究了鞍点解的稳定性，并证明了即使在有限温度下也能实现时间反演对称性破缺态，即所谓的手征自旋液相。我们还确定了自旋结构因子，这在原则上是一个实验上可测量的量，是基本的工具来映射系统的基本激发谱。
2013-09-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Laser-induced Kondo effect in ultracold alkaline-earth fermions
我们证明了在光晶格中，激光激发可以在超冷原子中相干诱导出一种新的近藤效应。利用具有两个轨道的碱土费米子模型，表明光耦合的两个内部状态动态纠缠形成Kondo单重态，克服了由于辐照引起的热效应。此外，SU（$N$）对称性的光学耦合的缺乏提供了一个独特的功能，在近藤效应，这导致自旋选择重整化的有效质量。我们还讨论了轨道间交换相互作用的影响，并揭示了它们诱导新的交叉或重入行为的近藤效应由于耦合各向异性的控制。激光诱导的近藤效应通过调节激光强度和频率具有高度可控性，为利用超冷原子研究近藤物理提供了一个通用的平台。
2015-10-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Symmetry-protected topological phases of alkaline-earth cold fermionic atoms in one dimension
研究了自旋为I的一维碱土冷费米子原子在半填充时的保序拓扑相的存在性。在这方面，需要一些轨道自由度。它们可以通过考虑碱土原子的亚稳态激发态或光晶格的p带来引入。使用互补技术，我们表明，SU（2）Haldrons拓扑相位稳定从这些轨道自由度。在这些相位之上，我们发现了拓扑相位的出现与扩大SU（2 I +1）对称性，这只取决于核自旋自由度。后者阶段的主要物理性质进一步研究使用矩阵产品状态的方法。一方面，我们发现当I=1/2，5/2，9/2，…时，这些相是对称性保护的拓扑相，这与镱和锶冷费米子直接相关。另一方面，对于I（=半奇整数）的其他值，这些拓扑相位仅在精确SU（2 I +1）对称性的存在下才稳定。
2013-05-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Quantum degenerate mixtures of alkali and alkaline-earth-like atoms
我们实现了由碱金属和碱土金属原子Li和Yb组成的混合物的同时量子简并。这是在光阱中通过费米同位素6Li与蒸发冷却的玻色子174 Yb和单独的费米173 Yb的共振冷却来实现的。使用交叉热化研究，我们还测量了两种Li-Yb组合的弹性s波散射长度，|a6Li-174Yb| = 1.0 \pm 0.2 nm和|a6Li-173Yb| = 0.9 \pm 0.2 nm。这些长度的平等被认为是一致的质量缩放分析。Li和Yb的量子简并混合物，如这里所实现的，可以是创建具有电子自旋自由度的超冷分子，研究新型Efimov三聚体和超流体系统的杂质探针的基础。
2011-04-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Non-Hermitian Kondo effect in ultracold alkaline-earth atoms
我们研究了开放量子系统中的近藤效应，其动机是最近的实验与超冷碱土（类）原子。由于存在非弹性碰撞和相关的原子损失，该系统由复值近藤相互作用描述，并提供了近藤问题的非厄米特扩展。我们发现，非厄米诱导反常逆转的重整化群流违反$g$ -定理，由于非么正性，并产生一个量子相变独特的非厄米。此外，我们使用推广的Bethe近似方法精确求解了非厄米的近藤哈密顿量，并找到了与重整化群流一致的临界线。
2018-11-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
High-Fidelity Entanglement and Detection of Alkaline-Earth Rydberg Atoms
被囚禁的中性原子已经成为量子科学的一个重要平台，其中纠缠保真度记录已经使用高激发里德堡态设置。然而，到目前为止，受控的双量子比特纠缠产生仅限于碱性物质，使得更复杂的电子结构的开发成为一个开放的前沿，这可能导致改进的量子效率和根本不同的应用，如量子增强光学时钟。在这里，我们展示了一种新的方法，利用个别碱土金属里德伯原子的二价电子结构。我们发现里德堡态检测，单原子拉比操作，和两个原子的纠缠超过以前公布的值的quantiities。我们的研究结果为新的应用铺平了道路，包括可编程量子精密测量和混合原子离子系统，并为碱土金属基量子计算架构奠定了基础。
2020-11-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Confinement-induced resonances for the creation of quasi-one-dimensional ultra cold gases of alkali--alkaline-earth dimers
本文理论分析准一维超冷二元原子混合物中的约束诱导共振，推导一维零程赝势耦合与三维散射长度的关系，并给出 $^{87}$Rb–$^{87}$Sr 体系产生弱束缚分子的实验参数。
2025-10-21 cond-mat.quant-gas
Orbital ordering of ultracold alkaline-earth atoms in optical lattices
本文用平均场动力学理论分析了费米子碱土类原子在依赖态的光晶格中的低温相。以$^{173}$ Yb原子为例，我们证明了具有两个核自旋分量的双轨道混合物不仅是研究磁性而且是研究某些固态材料特有的交错轨道有序的一个有希望的候选者。我们计算和研究的相图与现有的实验相似的参数，并揭示了反铁轨道相的完整的哈密顿量。这种长程有序相位是固有的稳定，我们分析了相应的过渡线的局部和全局观测值的变化，为实验观测铺平了道路。此外，我们建议一个现实的扩展系统，包括和探测Jahn-Teller源场在真正的晶体中发挥的关键作用之一。
2020-05-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
High temperature thermodynamics of fermionic alkaline earth atoms in optical lattices
采用SU（N）哈伯德模型，计算了光晶格中囚禁的碱土金属费米子原子的相关性质。当温度远大于隧穿率时，我们的计算是准确的，类似于超冷原子实验中的电流状态。除了探索的莫特绝缘体-金属交叉，我们计算的最终温度实现的标准实验协议的非相互作用的气体，作为初始气体温度和最终状态的晶格参数的函数的电磁斜坡。特别是实验的兴趣，我们发现，增加$N$大大\textit{colder}莫特绝缘体，高达超过五个因素的相关参数。所有$N$都发生这种冷却，固定初始熵，或者所有$N \lsim 20$（确切值取决于维数）都发生这种冷却，固定初始温度。
2010-11-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
State-dependent lattices for quantum computing with alkaline-earth-metal atoms
最近碱土原子的实验进展为量子计算方案打开了大门，在该方案中，量子比特被编码在长寿命的核自旋态中，并且这些物种的亚稳态电子态被用于操纵和读出量子比特。在这里，我们将讨论这些方案的一个变体，其中门操作在核自旋相关的光晶格中进行，通过近共振耦合到亚稳态激发态形成。这提供了对先前方案的替代方案[A]。J. Daley，M. M. Boyd，J.Ye和P.Zoller，Phys.Rev.Lett 101，170504（2008）]，其涉及用于不同电子状态的独立晶格。在前面的情况下，我们展示了如何现有的想法与碱原子的量子计算，如通过受控碰撞纠缠可以从重要的技术限制。我们还提供了有关使用亚稳态的碰撞损失通过有损封锁机制执行门操作的更多详细信息。
2011-02-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological fractional pumping with alkaline-earth(-like) ultracold atoms
碱土金属类超冷原子，在光晶格中和外加规范场的作用下，可以稳定以密度和磁序为特征的Mott绝缘相。我们表明，这个属性可以用来实现拓扑分数泵。我们的分析是基于多体绝热膨胀和随时间变化的矩阵产品状态的数值模拟。我们通过包括有限尺寸和非绝热修正来修正泵浦协议。对于一种特定形式的原子-原子相互作用，我们提出了一个精确可解的分数泵模型。最后，数值模拟使我们能够彻底研究一个现实的设置服从实验实现。
2016-07-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Collective modes of ultracold fermionic alkaline-earth gases with SU(N) symmetry
我们计算了超冷囚禁的碱土费米子原子的集体模，它具有SU（$N$）对称的核自旋自由度，和一个可控的$N$，与$10$大的$N$。本文计算了二维和三维简谐囚禁气体的呼吸模和四极模。我们特别集中在二维气体，在那里的位移是更容易实验，物理有特殊的功能。我们目前的结果作为温度，相互作用强度，密度和$N$的函数。我们包括计算跨碰撞流体动力学交叉。我们假设气体的相互作用很弱，因此它可以用一个包含平均场项和碰撞积分的玻尔兹曼-弗拉索夫方程来描述。我们解决这个问题的近似缩放animals，照顾在二维保持系统的缩放对称性。我们预测集体模式的频率偏移和阻尼，表明这些是可测量的实验相关制度。我们希望这些结果提供强有力的工具来表征相互作用和碱土气体的状态，以及奠定基础，为未来的工作，例如在强相互作用的气体和SU（$N$）自旋模式。
2020-05-11 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Two-band superfluidity and intrinsic Josephson effect in alkaline-earth Fermi gases across an orbital Feshbach resonance
我们首先证明了控制碱土Yb-173费米气体通过最近实现的轨道费什巴赫共振的物理性质的多体哈密顿量与具有接触相互作用的双带s波超导体的多体哈密顿量完全相似：即，即使自由粒子带之间具有可调的能量偏移，并且通过约瑟夫森型吸引带间对散射耦合，带内相互作用也具有完全相同的强度。然后，我们在BCS平均场近似中引入了两个带内序参量，并研究了它们的同相和异相之间的竞争（即，所谓的π相）溶液在零温度下的整个BCS-BEC演化中。
2016-07-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Long-range interacting many-body systems with alkaline-earth-metal atoms
碱土金属原子间存在长程偶极相互作用，这种相互作用是通过三重态流形上3P_0-3D_1-跃迁的光子相干交换产生的。在玻色子锶的情况下，我们在这里讨论，这个跃迁的波长为2.7 μm，偶极矩为2.46德拜，并且存在一个魔波长，允许产生对于态3P_0和3D_1完全相同的光晶格。这种相互作用使实现和研究的混合物的硬核晶格玻色子具有长程跳跃，可调的无序和各向异性。我们推导了多体主方程，研究了激发输运的动力学，分析了来自相干长程相互作用和集体耗散的光谱特征。我们的研究结果表明，碱土金属原子的晶格气体允许创建长寿命的集体原子态，并构成一个简单而通用的平台，探索多体系统与远程相互作用。因此，它们代表了使用里德伯气体、具有大磁矩的原子或极性分子的当前相关努力的替代方案。
2013-04-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Symmetry-protected topological states for interacting fermions in alkaline-earth-like atoms
讨论了类碱土金属原子（如$^{173}$ Yb）准一维气体中相互作用费米子的量子保护拓扑（SPT）态的量子模拟。利用这些原子的轨道和核自旋自由度的分离，我们考虑拉曼辅助的自旋轨道耦合的时钟状态，这与自旋交换相互作用的时钟状态流形，产生SPT状态的相互作用费米子。我们数值研究了系统的相图，并研究了SPT相和破缺相之间的相变。通过测量拓扑边缘模的局域密度分布，可以探测相互作用驱动的拓扑相变。
2017-10-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Diatomic molecules of alkali-metal and alkaline-earth-metal atoms: interaction potentials, dipole moments, and polarizabilities
本文系统计算78种碱金属、碱土金属双原子分子的势能曲线、偶极矩、极化率及光谱常数，并评估误差、建立理论基准。
2024-03-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Many-body correlations in one-dimensional optical lattices with alkaline-earth(-like) atoms
本文研究态依赖光晶格中超冷费米子镱或锶原子的双轨道哈伯德模型，通过精确对角化和矩阵乘积态方法分析一维系统中的密度、自旋和轨道关联，发现特定密度下存在密度波、铁磁、反铁磁及反铁轨道关联。
2023-06-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Interactions and chemical reactions in ionic alkali-metal and alkaline-earth-metal diatomic $AB^+$ and triatomic $A_2B^+$ systems
我们从理论上表征的相互作用，能量学和化学反应路径的离子的两体和三体系统的碱金属和碱土金属原子的背景下，现代实验冷混合离子原子混合物。利用量子化学中的\textit{ab initio}技术，如耦合团簇方法，我们计算了所有双原子$AB^+$和大多数三原子$A_2B^+$分子离子（Li，Na，K，Rb，Cs，Mg，Ca，Sr，Ba和Yb原子）的基态电子性质。不同的几何形状和波函数对称性的基态被发现为不同类别的分子离子。我们分析了加性二体和非加性三体体系中的分子间相互作用。作为一个例子，我们提供了KRb $^+$ +K和Rb $^+$ +Sr $_2$混合物的二维相互作用势能面。我们根据反应物的能量学确定了可能的化学反应通道。这些结果对研究冷混合离子-原子系统中形成的分子离子的受控化学反应及其它应用有一定的参考价值。
2021-02-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Highly polar molecules consisting of a copper or silver atom interacting with an alkali-metal or alkaline-earth-metal atom
本文从理论上研究了含$^2S$态过渡金属原子的高极性双原子分子的性质。我们计算势能曲线，永久电偶极矩，光谱常数，和领先的长程色散相互作用系数的分子组成的铜或银原子与碱金属（Li，Na，K，Rb，Cs，Fr）或碱土金属（Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Ra）原子的相互作用。我们使用从头计算电子结构的方法，如耦合集群和组态相互作用的，与大高斯基组和小核心相对论能量一致的赝势。我们预测，所研究的分子在基态电子强烈绑定高度极化的共价键或离子键，导致非常大的永久电偶极矩。我们发现，高激发振动能级具有最大电偶极矩，例如，CsAg超过13 $\,$德拜，BaAg超过6 $\,$德拜。还报告了Cu $_2$、Ag $_2$和CuAg的结果。所研究的分子可能会在超冷偶极多体物理学，受控化学或精密测量实验中找到应用。
2021-02-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Rapid state-resolved single-atom imaging of alkaline-earth fermions
Institute for Quantum Physics, University of Hamburg（汉堡大学量子物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging, University of Hamburg（汉堡超快成像中心）
本研究提出了一种快速态分辨成像技术，实现对单个费米锶原子核自旋态的高保真度检测，为量子计算和模拟提供了新方法。
2026-02-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Engineering the Kondo impurity problem with alkaline-earth atom arrays
本文提出用碱土金属原子阵列在光晶格与光镊组合中模拟近藤杂质问题，识别出抑制近藤效应的自旋-电荷竞争项，并通过局域调节化学势恢复近藤效应，为非常规区间近藤物理研究提供新途径。
2025-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Two-orbital SU(N) magnetism with ultracold alkaline-earth atoms
费米子碱土原子具有独特的性质，使其成为实现新型原子钟和简并量子气体的有吸引力的候选者。同时，它们在量子信息处理的背景下吸引了相当多的理论关注。在这里，我们表明，当这样的原子装载在光晶格，它们可以被用来作为独特的多体现象的量子模拟器。特别是，我们表明，从电子角动量的核自旋的去耦可以用来实现多体系统具有前所未有的对称程度，其特征在于SU（N）群与N大到10。此外，核自旋与稳定的光学激发态提供的电子自由度的相互作用允许自旋轨道物理学的研究。这样的系统可以提供有价值的见解过渡金属氧化物，重费米子材料和自旋液相的强相关物理。
2009-09-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
SU(N) magnetism in chains of ultracold alkaline-earth-metal atoms: Mott transitions and quantum correlations
利用密度矩阵重整化群（DMRG）、Bethe变换（BA）和玻色化，研究了零温下可以用超冷碱土原子模拟的一维SU $(N)$ Hubbard链.我们计算实验观测值，并使用DMRG基准的准确性Bethe anomaly的$N>2$的BA只是近似的。在最坏的情况下，我们发现在填充1/N时$N \leq 4$的BA基态能量的相对误差$ε\lesssim 4%$，这是由于BA不正确地处理三重和更高的占据态。使用DMRG的$N \leq 4$和BA的大$N$，我们确定的制度的有效性强耦合和弱耦合微扰理论的$N$的所有值，特别是，在该系统是由SU $(N)$海森堡模型在填充1/N。我们发现这仅仅弱依赖于$N$。通过计算1/N填充时的保真度磁化率和Luttinger参数$K_ρ$，研究了从Luttinger液体到Mott绝缘体的Berezinskiii-Kosterlitz-无相变.数值结果给出了强有力的证据，保真度磁化率发展的临界相互作用强度，发现发生在一个有限的正值$N>2$的最小值。
2011-10-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Alkaline earth atoms in optical tweezers
我们演示了单个碱土原子在光镊中的单次成像和窄线冷却，特别是被困在$515.2~\text{nm}$光中的锶-88原子。我们实现高保真单原子分辨成像检测光子从宽单重态跃迁，而冷却的窄相互组合线，并将这种技术扩展到高度均匀的二维阵列的$121$镊子。成像过程中的冷却是基于以前未观察到的窄线西西弗斯机制，我们预测这将适用于各种各样的实验情况。此外，我们证明了光分辨边带冷却的单原子接近运动的基态的镊子。在成像过程中损失的精确测定表明，从$^1$ P $_1$到$^1$ D $_2$的分支比比通常引用的大两倍以上，这也是我们的从头计算预测的差异。我们还测量了在$515.2~\text{nm}$镊子中的互组合线的微分极化率，并通过将镊子极化从线性调谐到椭圆来实现魔捕配置。我们目前的计算，与我们的结果一致，预测魔术交叉线偏振在$520(2)~\text{nm}$和交叉独立的偏振在500.65（50）nm。我们的研究结果为基于镊子中单独控制的碱土原子的广泛的新实验途径铺平了道路-从原子物理学的基础实验到量子计算，模拟和计量实施。
2018-10-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Cold interactions and chemical reactions of linear polyatomic anions with alkali-metal and alkaline-earth-metal atoms
我们考虑了线性多原子离子在超冷原子气体中的碰撞研究，并研究了几种分子阴离子（$\mathrm{OH}^-$，$\mathrm{CN}^-$，$\mathrm{NCO}^-$，$\mathrm{C}_2\mathrm{H}^-$，$\mathrm{C}_4\mathrm{H}^-$）与碱金属（Li，Na，K，Rb，Cs）和碱土金属（Mg，Ca，Sr，Ba）原子的分子间相互作用和化学反应。国家的最先进的从头算技术应用于计算这些系统的势能面（PES）。本文采用耦合团簇方法CCSD（T），在小核能量一致的赝势下模拟重金属原子中的标量相对论效应。在微扰理论范围内得到了各向同性和各向异性的长程诱导和色散相互作用系数。的PES的特点是详细的，其普遍的相似性占主导地位的感应相互作用的系统进行了讨论。所提供的二维PES选定的系统，并可用于散射计算。从反应物的能量学出发，分析了化学反应的可能途径及其控制。目前的电子结构的研究是第一步，对线性多原子离子与超冷原子的交感冷却和控制化学的前景进行评估。
2017-05-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Laser Manipulation of Spin-Exchange Interaction Between Alkaline-Earth Atoms in $^1$S$_0$ and $^3$P$_2$ States
费米子碱土（类）原子的超冷气体是由磁性杂质（例如，Kondo物理学），因为分别处于电子基态（$^1$ S $_0$）和亚稳态（$^3$ P）的两个原子之间存在自旋交换相互作用（SEI）。然而，这种SEI不能通过磁Feshbach共振来调谐。在这项工作中，我们提出了三种方法来控制一个原子在$^1$ S $_0$状态和另一个原子在$^3$ P PDMA状态之间的SEI THAMP状态或$^3$ P $_2$ - $^3$ P $_0$修饰状态，这些方法基于$^3$ P $_2$态的自旋相关AC斯塔克位移，或$^3$ P $_2$ - $^3$ P $_0$拉曼耦合。结果表明，由于类碱土金属原子的结构，我们的方法所产生的热效应很弱。例如，对于超冷Yb原子，$^3$ P $_2(F=3/2)$能级的不同自旋态的AC-斯塔克位移差，或$^3$ P $_2$ - $^3$ P $_0$拉曼耦合的强度，可以是$(2π)$ MHz的量级，而加热速率（光子散射速率）仅是Hz的量级。因此，Feshbach共振，其中一个可以有效地控制通过改变激光强度的SEI，可以诱导由激光束与足够低的加热速率，即使裸露的原子间相互作用的散射长度是如此之小，与范德华相互作用的长度尺度相媲美。
2022-03-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Long-Lived Circular Rydberg Qubits of Alkaline-Earth Atoms in Optical Tweezers
本文首次在光镊中实现碱土金属锶原子高主量子数圆态里德伯态的制备与囚禁，测得室温下长达2.55 ms的寿命，并演示了微波量子比特的相干操控，为二价原子圆态里德伯量子模拟开辟新途径。
2024-03-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Interactions of benzene, naphthalene, and azulene with alkali-metal and alkaline-earth-metal atoms for ultracold studies
我们认为多原子芳烃分子浸入超冷原子气体的碰撞性能和调查分子间的相互作用的示例性苯，萘，并与碱金属（锂，钠，钾，铷，铯）和碱土金属（镁，钙，锶，钡）原子的甘菊。我们应用最先进的\textit{ab initio}技术来计算势能面（PES）。我们使用耦合团簇方法限于单，双，和非迭代三重激发再现的相关能和小核心能量一致的赝势模型的标量相对论效应在较重的金属原子。我们还报告了领先的长程各向同性和各向异性色散和感应相互作用系数。的PES的详细特征和分子间相互作用的性质进行了分析和基准使用的微扰理论适应。完整的三维PES提供了选定的系统内的原子-键两两相加表示，并可以在散射计算中使用。提出的电子结构的研究是第一步的前景评价的多原子芳香族分子的同情冷却与超冷原子。我们建议，具有显着的永久电偶极矩和在可见光范围内的光学跃迁的萘的异构体，作为一个有前途的候选人电场操纵和缓冲气体或交感神经冷却。
2019-06-26 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-ph
State-Insensitive Trapping of Alkaline-Earth Atoms in a Nanofiber-Based Optical Dipole Trap
本文利用纳米拉锥光纤倏逝场和双魔波长方案，为锶-88实现约3 μK低阱深的态不敏感光学偶极阱，并经近表面高分辨率光谱验证435.827(25) nm附近的魔波长。
2023-10-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
