Interaction Control of Ultracold Alkaline-Earth Atoms
超冷碱土金属原子现已被广泛用于精密测量和量子模拟。碱土金属原子由于其独特的原子结构，在量子模拟和研究量子多体物质方面具有很大的优势，如模拟合成规范场、近藤物理和$SU(N)$物理等。为了充分探索超冷碱土原子的潜力，这些系统还需要具备将原子间相互作用调整到强相互作用状态的能力。最近的一些理论建议和实验证明，自旋无关和自旋交换相互作用可以调谐到共振。在此，我们将回顾这些进展，并讨论这些相互作用控制工具带来的新的机会，为未来的量子模拟研究与超冷碱土金属原子。
2019-08-14 cond-mat.quant-gas
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
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
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
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
Exploring the Kondo model in and out of equilibrium with alkaline-earth atoms
提出了一种利用光晶格中的碱土原子实现各向异性可调的近藤模型的方案。我们的设置的新功能是Floquet工程的相互作用，使用随时间变化的塞曼位移，可以实现使用状态相关的光学斯塔克位移或磁场。所得到的Kondo模型的性质强烈依赖于铁磁相互作用的各向异性。特别是，易平面耦合引起近藤单态形成，即使微观相互作用都是铁磁的。我们讨论了可以用超冷原子测量的系统的平衡态和动力学性质，包括杂质自旋极化率、杂质自旋弛豫速率以及杂质与铁磁浴原子之间的平衡态和动力学自旋关联。我们使用变分非高斯方法分析系统的非平衡时间演化，这使我们能够探索短时间尺度和长时间尺度上的相干动力学，分别由带宽和近藤单线态形成。在猝灭型实验中，当近藤相互作用突然打开时，我们发现实时动力学显示出交叉，让人想起穷人的重整化群流用于描述平衡系统。对于裸易平面铁磁耦合，这使我们能够遵循近藤屏蔽云的形成，从铁磁到反铁磁行为的动力学交叉。在相图的另一侧，我们的计划使得有可能测量量子修正著名的科林加定律描述的杂质自旋弛豫速率的温度依赖性。我们的论文中讨论的理论结果可以使用目前可用的实验技术进行测量。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
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
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
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
Collective Modes in a Two-band Superfluid of Ultracold Alkaline-earth Atoms Close to an Orbital Feshbach Resonance
讨论了碱土金属费米气体中接近于轨道费什巴赫共振的集体模。与通常的费什巴赫共振不同，碱土原子中的轨道费什巴赫共振实现了一个双带超流体系统，其中必须考虑开放和封闭通道的费米性质。我们发现，除了通常的Anderson-Bogoliubov模式，这对应于总密度的振荡，也出现了长期寻求Leggett模式，对应于两个通道之间的相对密度的振荡。详细讨论了声子模和Leggett模的存在及其演化。我们展示了这些集体模式是如何反映在系统的密度响应。
2016-06-29 cond-mat.quant-gas
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
Many-body Physics of Ultracold Alkaline-Earth atoms with SU($N$)-symmetric interactions
本文系统回顾了超冷碱土原子量子模拟器中 SU($N$) 对称多体物理的理论与实验进展，涵盖费米气体热力学性质、Fermi-Hubbard 模型及未来研究方向。
2024-11-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
Realizing a Kondo-correlated state with ultracold atoms
我们提出了一种新的实现近藤物理与超冷原子气体。它是基于费米海的两个不同的超精细态的一个原子物种形成的束缚态与不同的物种，这是空间上限制在一个捕获势。我们表明，不同的情况下，显示近藤物理可以实现时，费什巴赫共振的物种之间的磁场和捕获频率的变化进行调谐。我们说明，混合物的${}^{40}$ K和${}^{23}$ Na原子可以用来产生一个近藤关联态和动量分辨射频光谱可以提供明确的签名的近藤共振的形成在费米能量。我们讨论了如何使用原子物理学的工具来研究近藤物理学的开放问题，如近藤屏蔽云的扩展。
2013-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Symmetry-protected topological phase transition in one-dimensional Kondo lattice and its realization with ultracold atoms
我们提出超冷类碱土原子在一维光晶格中可以实现一个Kondo晶格模型，该模型以可控的方式拥有一个受保护的拓扑（SPT）相和一个相关的量子相变.从与Kondo单态空间模式相关的拓扑性质和自旋态的对称性本征值两个不同的角度讨论了相变的对称性保护。我们揭示了各种对称性的作用，在这个系统的相图相结合的弱耦合方法通过阿贝尔玻色化和强耦合的基态图片。此外，我们表明，玻色子化的方法正确地描述了从一个费米子的SPT阶段的玻色子的SPT阶段和相关的变化的保护对称性的电荷自由度被冻结的哈伯德排斥的交叉。
2017-10-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Transport measurement of the orbital Kondo effect with ultracold atoms
凝聚态系统中的近藤效应在其输运测量中表现得最为明显。在这里，我们提出了一个类似的轨道近藤效应实现超冷原子的输运签名。我们的系统由两个费米子分量和一个不同种类的杂质原子组成的非平衡费米海组成，杂质原子被各向同性势所限制。我们首先施加一个π/2脉冲，将费米子的两个分量转换成两个叠加态。它们与杂质原子的相互作用会导致费米子从多数态“迁移”到少数态，其数量可以在施加另一个3π/2脉冲后测量。特别地，当费米子的一个组分与杂质原子的相互作用被调谐到接近约束诱导的p波或更高的分波共振时，所产生的电导被示出为表现出近藤签名，即，通过降低温度实现普遍的对数生长。因此，拟议的运输测量将提供一个明确的证据，轨道近藤效应可在超冷原子实验，并铺平了道路，发展新的见解近藤物理。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
SU(3) orbital Kondo effect with ultracold atoms
提出了一种利用超冷原子实现近藤效应的新方案。我们的系统由一个无自旋费米子与不同种类的杂质原子相互作用的费米海组成，杂质原子被各向同性势所限制。种间吸引力可以通过$s$波费什巴赫共振来调节，这样杂质原子和无自旋费米子就形成了一个束缚二聚体，占据了限制势的三重简并$p$轨道。这种二聚体和周围的无自旋费米子的多体散射发生在交换它们的角动量时，因此表现出SU（3）轨道的近藤效应。相关的近藤温度具有由$T_K\propto\exp[-π/(3a_p k_F^3)]$给出的普适前导指数，该普适前导指数仅取决于有效$p$波散射体积$a_p$和费米波矢量$k_F$。我们还阐明了近藤单线态形成在零温度和介导的周围无自旋费米子的各向异性二聚体间的相互作用。在超冷原子实验中实现的近藤效应可以通过降低温度或用射频光谱学观察到原子损失的增加。我们的计划及其扩展到密集的近藤晶格将有助于发展新的见解尚未解决的方面近藤物理。
2013-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
Heavy-fermion valence-bond liquids in ultracold atoms: Cooperation of Kondo effect and geometric frustration
我们分析了近藤晶格中重费米液体和几何挫折共存的微观机制。我们考虑了一个几何阻挫的周期Anderson模型，并证明了当只有局域{ \it单重态参与低能物理时，在极强阻挫极限下轨道涨落是如何导致近藤屏蔽相的.我们还提出了一种利用$SU (3)$对称碱土金属冷原子实现和研究这种奇异态的装置。
2015-07-16 cond-mat.quant-gas
A fully controllable Kondo system: Coupling a flux qubit and an ultracold Fermi gas
我们证明了将超导量子干涉器件（SQUID）耦合到囚禁的超冷原子费米气体的内部超精细态上，可以形成自旋为1/2的复合近藤系统.在这里，SQUID或通量量子比特充当有效的磁性杂质，在被困气体的费米能量附近诱导自旋翻转散射。虽然超冷气体和SQUID的温度相差很大，但当气体冷却到近藤温度以下时，发现两个系统之间形成了强相关的近藤态;这个温度范围在目前的实验范围内。此外，还计算了被囚禁费米子的动量分布。我们发现，它清楚地包含一个实验签名的相关状态和相关的近藤屏蔽长度。除了探测近藤物理，这个系统的可控性可以用来系统地探索一个强关联系统的弛豫和平衡，该系统最初是在选定的非平衡态下制备的。
2015-08-12 cond-mat.quant-gas
A Model for Overscreened Kondo Effect in Ultracold Fermi Gas
证明了在自旋为$s \ge \tfrac{3}{2}$的原子的超冷费米气体中，存在局域磁性杂质原子时实现过屏蔽近藤效应的可行性。通过对超冷$^{22}$ Na费米气体和囚禁的$^{197}$ Au杂质体系的研究，阐明了Na和Au原子间的交换作用机制，发现交换常数为反铁磁。导出了相应的交换哈密顿量，并估计了近藤温度为$ 1 μ$ K量级.在弱耦合重整化群方案下，耦合重整化到非费米液体不动点。
2014-07-08 cond-mat.quant-gas
Tight-Binding Kondo Model and Spin-Exchange Collision Rate of Alkaline-Earth Atoms in a Mixed-Dimensional Optical Lattice
研究了超冷类费米子碱土金属原子处于电子$^1$ S $_0$态（$g$ -态）和$^3$ P $_0$态（$e$ -态）的准一维管中的二体问题.另外，在轴向，$g$ -原子经历一维光晶格，而$e$ -原子被谐振势局域化。本文提出了两种紧束缚模型，分别适用于$g$ -和$e$ -原子间奇波散射可以忽略和不可忽略的情况。通过精确计算低能原子间散射的振幅，我们进一步对这些紧束缚模型的原子间相互作用参数进行了微观推导。我们的结果表明，正如人们可以预测的那样，这些相互作用参数可以有效地控制的限制势。我们进一步研究了简单的“投影近似”，即把三维黄-杨赝势直接投影到禁闭基态和光晶格的最低能带上，从而得到相互作用参数。我们发现，一个应该非常小心确定紧束缚模型中的相互作用参数。此外，我们计算了最近实验（L。Riegger，{ \it et.等，}物理修订版信函{ \bf 120}，143601（2018）），研究了准（1+0）D系统中$^{173}$ Yb原子的有限动量效应。结果表明，在该系统中，$g$原子的有限动量效应是非常显著的，并且本实验中的$g$原子的动量可能很高（已经处于光晶格的第二布里渊区）
2020-01-09 cond-mat.quant-gas
Interactions and charge transfer dynamics of an Al$^+$ ion immersed in ultracold Rb and Sr atoms
基于Al $^+$离子和激光冷却的碱土金属离子共振冷却的原子钟达到了前所未有的精度。在这里，我们从理论上研究的相互作用和电荷转移动力学的Al $^+$离子浸没在超冷气体的Rb和Sr原子。采用耦合团簇和多参考组态相互作用方法，在Rb和Sr原子的小核能量一致赝势中考虑标量相对论效应，计算了（Al+Rb）$^+$和（Al+Sr）$^+$离子-原子系统的势能曲线和跃迁电偶极矩.还报道了长程相互作用系数。我们使用电子结构数据来研究冷碰撞和电荷转移动力学。Al $^+$离子与碱金属或碱土金属原子的散射由一条势能曲线控制，而电荷转移可以导致由相对论自旋轨道耦合混合的几个电子态。我们研究的分支比的相互作用的短期和长期的影响，以及激光场控制和形成的分子离子的前景。我们建议采用原子钟跃迁的Al $^+$离子监测离子原子散射动力学通过量子逻辑光谱。这些结果为碱金属和碱土金属以外的原子离子在离子-原子冷杂化实验中的应用奠定了基础。
2021-02-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
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
SU(N) magnetism with ultracold molecules
本文预测受静电场或微波屏蔽的超冷分子可展现SU(N)对称性，突破了碱土原子仅限排斥性费米子的限制，为玻色子（N最大为32）和费米子（N最大为36）系统提供了包括吸引相互作用在内的原子无法实现的新特性。
2025-02-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Few-body solutions under spin-exchange interaction: magnetic bound state and the Kondo screening effect
受近年来超冷碱土金属原子模拟近藤物理研究进展的启发，本文精确求解了在可调自旋交换相互作用下，一维单、双囚禁费米子与局域杂质相互作用的少体问题.研究发现，根据自旋交换耦合的符号，铁磁（FM）或反铁磁（AFM），吸引和排斥分支可以保持不同的磁性结构。对于两个费米子的情况，我们证明了近藤屏蔽效应的吸引分支与AFM耦合，并表明，这种屏蔽是不存在的基态与FM耦合。此外，我们发现了一个序列的FM上分支的AFM耦合侧。这些FM状态是正交的所有其他的吸引分支和他们的波函数功能的一个完整的自旋-电荷分离。本文还讨论了附加接触相互作用的影响以及将我们的结果推广到许多粒子的情况。这一工作从少体理论的角度揭示了自旋交换相互作用的独特物理机制，有望在超冷碱土原子实验中得到进一步的探索。
2020-09-24 cond-mat.quant-gas
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
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
Ultracold Fermi Gases with Emergent SU(N) Symmetry
本文综述了具有SU $(N)$对称性的超冷碱土金属费米气体的实验和理论研究进展。重点是描述近年来突破性的实验成果。后者包括冷却到低于镱和锶的各种同位素的量子简并度，光学费什巴赫共振和光学Stern-Gerlach效应的演示，$^{173}$ Yb原子的莫特绝缘体的实现，各种费米-玻色混合物的产生以及在光晶格时钟中观察多体物理。在理论方面，我们调查动物园的阶段，已预测的两种气体在一个陷阱，并载入一个光晶格，专注于二维和三维系统。我们还讨论了实现这些阶段所面临的一些挑战，例如达到观察磁性和更奇异的量子顺序所需的温度标度，以及处理激发电子能级的碰撞弛豫。
2014-03-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
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
Synthetic topological Kondo insulator in a pumped optical cavity
受超冷原子与泵浦光腔耦合实验进展的启发，我们提出了一个在光晶格中囚禁费米气体中合成和观察近藤绝缘体的方案。合成近藤相产生于与移动原子耦合的局域原子的屏蔽，在我们的建议中，这是通过泵浦激光器以及腔产生的。通过设计原子-腔耦合，可以设计出最近邻位的近藤耦合，这种近藤耦合对于支持拓扑近藤相位起着至关重要的作用。因此，腔诱导的近藤跃迁与非平凡的拓扑特征相关联，导致超辐射和拓扑近藤态共存。我们的方案可以在现有技术条件下实现，因此在超冷原子中拓扑近藤绝缘体的量子模拟中具有潜在的应用价值。
2018-02-26 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
Proposal to directly observe the Kondo effect through enhanced photo-induced scattering of cold fermionic and bosonic atoms
我们提出了一个实验方案，通过散射具有自旋相关相互作用的超冷原子来直接观察近藤效应。我们建议使用光学费什巴赫共振工程师近藤型自旋相关的相互作用在一个系统中的超冷$^6$锂和$^{87}$ Rb气体。我们计算了在散射实验中从$^{87}$ Rb气体到$^6$ Li气体的动量转移，并表明它具有热力学增强的温度依赖性，具有近藤效应的特征，类似于含磁性杂质的合金的电阻率。实验检测这种增强将给近藤效应一个不同的视角，并允许我们探索丰富的各种问题，如近藤晶格问题和重费米子系统。
2016-02-26 cond-mat.quant-gas
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
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
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
Asymmetric Conductivity of the Kondo Effect in Cold Atomic Systems
基于碱土金属原子量子模拟的理论和实验研究进展，提出了一个在冷原子系统中探测近藤物理的方案.研究表明，在约束诱导共振（CIR）附近，声发射原子的内禀自旋交换相互作用可以显著增强，这有利于近藤物理的模拟.由于近藤效应只出现在反铁磁耦合中，我们发现这种系统的电导率在自旋交换相互作用的共振上表现出不对称性。非对称电导率可以作为冷原子背景下近藤物理的确凿证据。当外加磁场增加时，费米面附近的自旋交换过程被塞曼能抑制，电导率变得越来越对称。我们的结果可以在目前的实验装置进行验证。
2021-04-17 cond-mat.quant-gas
Multiflavor Mott insulators in quantum materials and ultracold atoms
本文综述多味Mott绝缘体的研究进展，梳理Kugel-Khomskii模型在量子材料中的拓展应用与微观起源，介绍超冷原子体系的多味Mott绝缘实现及相关奇异量子态，并对领域发展作出展望。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Connecting single-layer $t$-$J$ to Kondo lattice models: Exploration with cold atoms
本文通过冷原子实验探索单层$t$-$J$模型与Kondo晶格模型的连接，展示通过调节层间Kondo耦合可实现两种物理体系的连续调控。
2025-12-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Rashba and Weyl spin-orbit coupling in an optical lattice clock
超冷类碱土原子在光晶格中的一维自旋轨道耦合（SOC）的实验实现为探索奇异量子物质开辟了新的途径。在这里，我们提出了一个方案，实现二维（2D）Rashba和三维（3D）Weyl类型的SOC的三维光晶格时钟，并探讨其拓扑相位。利用3D Weyl SOC，该系统可以支持具有各种数量以及类型（I或II）的Weyl点的拓扑相位。这种拓扑带的自旋纹理的2D Rashba和3D Weyl SOC可以使用适当设计的光谱序列检测。我们的建议可能为实验实现强拓扑量子物质及其在超冷原子气体中的奇异准粒子激发铺平道路。
2018-04-24 cond-mat.quant-gas
Effective multi-body SU($N$)-symmetric interactions of ultracold fermionic atoms on a 3-D lattice
超冷碱土类原子（AEAs）实验能力的快速发展带来了一个令人惊讶的近期前景，自旋模型和晶格场论表现出SU（$N$）对称性的量子模拟。特别是最近的实验制备高密度样品的强相互作用的${}^{87}$ Sr原子在三维光晶格的动机，我们开发了一个低能量有效的理论费米原子能放大器表现出紧急多体SU（$N$）对称的相互作用，其中$N$是原子核自旋能级的数量。我们的理论仅限于（i）深晶格，（ii）在任何晶格位置上最多一个原子占据每个核自旋态的实验范围。后一种限制是初始基态准备的结果。我们充分表征了我们的有效理论中的低激发，并比较预测的多体相互作用能与直接测量的多体激发光谱中的光晶格时钟。我们的工作使多体SU（$N$）物理的受控的，自下而上的实验研究的第一步。
2019-03-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum simulation of material-specific Hubbard models with alkaline-earth atoms
Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Institute of Advanced Intelligence and Computing (IAIC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（先进智能与计算研究所（IAIC），科学技术研究局（A*STAR））
本研究提出基于费米子碱土原子的量子模拟架构，可实现多轨道材料哈密顿量关键组分的可编程控制，以双层镍酸盐La₃Ni₂O₇的四带哈密顿量为基准验证了该架构的可行性，为构建可编程超冷原子量子模拟器提供了通用途径。
2026-10-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-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
Gauge fields emerging from time reversal symmetry breaking for spin-5/2 fermions in a honeycomb lattice
我们提出了一个实验上可行的超冷碱土原子系统，用于模拟2+1维U（1）格点规范理论的动力学行为.为此，我们考虑了自旋为5/2的碱土金属费米子在蜂窝晶格中的基态性质。我们使用Gutzwiller投影变分方法在强排斥制度的情况下，填充1/6。该系统的基态是一个手性自旋液态，每个元胞具有$2π/3$通量，自发地违反了时间反演不变性。我们证明了由于时间反演对称性的破缺，系统表现出量子霍尔效应和手征边缘态。我们将实验上可获得的自旋涨落与新兴的规范场动力学联系起来。我们还讨论了最低能量竞争阶的性质。
2011-05-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ferrimagnetism of ultracold fermions in a multi-band Hubbard system
Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）
研究多带Hubbard系统中超冷费米子的反铁磁性特征，探讨强关联材料中电子轨道对多体性质的影响，揭示反铁磁态在不同相互作用和晶格结构下的鲁棒性。
2025-05-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el 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
New frontiers with quantum gases of polar molecules
超冷量子物质领域在过去几十年中蓬勃发展，这要归功于原子系统被探测和操纵的能力不断增强。研究人员现在可以精确地创建和研究与外部环境有效隔离的量子多体状态。大部分超冷物质的工作都集中在碱金属或碱土金属原子系统上，主要是因为它们很容易冷却。将这种精确的控制扩展到分子已经看到了迅速增加的兴趣和活动，因为分子具有额外的自由度，使它们可用于基础物理的测试，研究超冷化学和碰撞，以及工程定性的新型量子相和量子多体系统。在这里，我们回顾一个特别富有成效的研究方向：超冷双碱分子的创建和操纵。最近在创造极性分子量子气体方面的成功开辟了许多令人兴奋的研究机会。
2016-10-25 cond-mat.quant-gas
Coherent control over the high-dimensional space of the nuclear spin of alkaline-earth atoms
本文通过张量光位移控制拉曼跃迁，实现了锶87原子核自旋高维空间的相干操控，展示了无退相干干涉仪及多态量子比特方案，为SU(N)量子模拟和量子计量学提供新工具。
2025-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Gauge fields for ultracold atoms in optical superlattices
我们提出了一个在二维正方形光晶格中的冷原子上产生强类U（1）规范场的方案。我们的建议依赖于两个基本特征，一个长寿命的亚稳态激发态，存在于碱土金属或镱原子，和一个光学超晶格。正如Jaksch和Zoller的提议[New Journal of Physics 5，56（2003）]，相邻位点之间的激光辅助隧穿产生有效的磁场。在紧束缚近似中，原子运动由哈珀汉密尔顿描述，每个晶格元的通量实际上可以取0和$π$之间的任何值。我们展示了如何利用超晶格，以确保每个元获得相同的相位，从而模拟一个均匀的磁场。我们讨论了人工规范场对非相互作用玻色子和费米子气体的可观测结果。我们还概述了如何计划可以推广到非阿贝尔规范场。
2010-01-13 cond-mat.quant-gas
Efficient variational approach to dynamics of a spatially extended bosonic Kondo model
我们发展了一种有效的变分方法来研究局域量子自旋耦合到一个移动的自旋玻色子浴的动力学。我们利用宇称对称性，通过正则变换将杂质自旋从环境中解耦，并将问题简化为相互作用的玻色子浴模型。我们用玻色高斯态作为变分模型描述了后者的相干时间演化。我们提供了完整的解析表达式，方程描述变时演化，可应用于研究在广泛的一类量子杂质问题的平衡现象。在论文[Y。Ashida { \it等人}，物理修订版信函123，183001（2019）]，我们提出了一个具体的应用，这种一般形式主义的分析里德伯中心自旋模型，其中自旋1/2里德伯杂质经历自旋变化碰撞在一个稠密的云的两个组件的超冷玻色子。为了说明浴原子的轨道运动所产生的新功能，我们比较我们的结果与Monte Carlo研究的模型与空间局部玻色子在浴中，其中随机位置的原子引起随机耦合的标准中心自旋模型。
2019-11-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Approaching multichannel Kondo physics using correlated bosons: Quantum phases and how to realize them
我们讨论了如何多通道近藤物理可以出现在一个本地化的水平耦合到几个玻色子Tomonaga-Luttinger液体铅的设置。我们提出了一个物理实现，涉及超冷玻色子原子耦合到原子量子点，第二，基于超导纳米线耦合到库珀对盒。相应的零温相图是通过由点引起的Kondo型现象和直接引线间跳跃的后果之间的相互作用确定的，这可以抑制近藤效应。我们证明了多通道近藤态在很宽的参数范围内是稳定的。我们建立了两个非平凡的相变的存在，涉及近藤屏蔽在点和强相关性之间的竞争，无论是内部或之间的线索（分别促进当地的数量和相位钉扎）。这些转变在一个自对偶多临界点上结合。
2009-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Generalised Kronig-Penney model for ultracold atomic quantum systems
研究了量子粒子与一维等距离散射中心结构相互作用的性质。我们推导出的色散关系和布洛赫函数的解析表达式中存在的奇偶散射波的赝势近似。这推广了著名的固体物理教科书的结果被称为克罗尼格-彭尼模型。我们的广义模型可以用来描述系统，如简并费米气体与离子或与另一个中性原子物种限制在一个光晶格，从而使极化子或近藤物理的调查在一个简单的形式主义。我们把注意力集中在特定的原子-离子系统，并将我们的研究结果与量子亏损理论进行比较。在赝势近似的有效性范围内获得了很好的一致性。这使我们能够推导出一个线性离子链中的简并量子玻色气体的玻色-哈伯德哈密顿量。
2014-10-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Universal energy-dependent pseudopotential for the two-body problem of confined ultracold atoms
受限超冷原子的两体散射振幅和能谱是研究超冷原子物理的重要基础。对于许多体系，可以通过零程黄-杨赝势（HYP）有效地计算这些量，其中原子间相互作用由散射长度$a$表征。当散射长度与两原子相对运动的动能$\varepsilon_{\rm r}$有关时，所得结果适用于较宽的能区.然而，当原子内态的自由哈密顿量与原子间相互作用不对易，或质心（c.m.）运动耦合到相对运动，但是该技术仍然缺乏推广。我们解决了这个问题，并构造了一个合理的能量依赖的多通道HYP，它是由一个“散射长度算子”${\hat a}_{\rm eff}$。这里，${\hat a}_{\rm eff}$是原子内部状态的算子，并且c. m.运动，并依赖于两个原子的总能量和外场以及捕获参数。来自内部状态或c.m.- ${\hat a}_{\rm eff}$可以自洽地考虑相对运动耦合。我们进一步给出了一种基于量子亏损理论的方法，利用该方法可以解析地导出具有范德华相互作用的系统的${\hat a}_{\rm eff}$。为了证明我们的方法，我们计算了两个超冷费米子碱土类原子限制在一个光学晶格的光谱。通过将我们的结果与最近的实验测量结果进行比较，我们校准了两个Yb 173原子和两个Yb 171原子相对于反对称和对称核自旋态的散射长度$a_{\pm}$为$a_{+}=2012(19)a_{0}$和$a_{-}=193(4)a_{0}$（…
2022-02-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
