Characterising a tunable, pulsed atomic beam using matter-wave interferometry
我们描述了一个速度可调,自旋极化慢亚稳态氩原子束的创建和表征。结果表明,利用物质波干涉法可以测量出束流速度,测量精度在1%以下。干涉图样的轮廓也被用来确定光束的速度扩展,以及亚稳原子和多狭缝氮化硅光栅之间相互作用的范德华系数。范德华系数测定为$C_3$ =1.84 $\pm$ 0.17 μ l,a.u.,这与从光谱数据得到的值非常一致。最后,还测量了加速过程中产生的自旋极化率,表明在m=+2态下,自旋极化率的空间均匀性为96%.
2021-03-08 physics.atom-ph
Composite pulses for interferometry in a thermal cold atom cloud
原子干涉传感器和量子信息处理器必须在演化的量子波函数被分裂、变换和重组时保持相干性,但这些操作的速度和路径受到实验不均匀性和不确定性的影响。已经提出了几种误差校正技术来隔离感兴趣的变量。在这里,我们采用复合脉冲方法的速度敏感的拉曼状态操纵在一个自由膨胀的热原子云。我们比较了几个已建立的脉冲序列,并跟踪其中的状态演变。测量和简单的预测之间的协议显示了潜在的原子系综的一致性,并在80微开尔文原子云的反演失真减半。复合脉冲技术,特别是如果为原子干涉应用量身定制,应允许更大的干涉仪面积、更大的原子样品和更长的相互作用时间,从而提高从惯性传感和时钟到量子信息处理器和基础物理测试的量子技术的灵敏度。
2015-01-23 physics.atom-ph
New apparatus design for high-precision measurement ofG with atom interferometry
我们提出了一个新的方案,改进的牛顿引力常量G的测定和评估它的数值模拟。利用原子干涉测量技术对自由降落中的冷原子进行探测,以表征外源质量产生的引力场。两个源质量配置具有不同的几何形状和使用不同的材料进行了比较,以确定一个优化的实验装置的G测量。用于操纵原子和控制干涉仪相位的磁场的影响也被表征。
2021-07-09 physics.atom-ph
Spatially resolved spectral phase interferometry with isolated attosecond pulse
我们的特点是空间分辨光谱相位干涉与一个孤立的阿秒脉冲(IAP)。测量的空间-光谱干涉图和光谱干涉条纹可见度显示出高度的IAP空间和光谱相干性。此外,所表征的光谱延迟干涉图在整个IAP连续谱上显示出周期性的时间振荡,这表明高的时间相干性。在宽连续光谱范围内的IAP相干性具有实现时间分辨IAP相位光谱的潜力,这将有助于在未来探索时空色散电子波动动力学。
2020-05-18 physics.atom-ph physics.optics
Excited-Band Bloch Oscillations for Precision Atom Interferometry
提出并论证了一种利用脉冲光学驻波晶格激发带中的布洛赫振荡(BO)来增加原子干涉仪臂间动量间隔,从而增加干涉仪面积和测量精度的方法。使用激发带使我们能够在特定的“神奇”深度下工作,其中保持高动量传递效率(每$\hbar k$的$>99.4\%$,其中$\hbar k$是光子动量),同时最小化晶格诱导的相位波动(每$\hbar k$的$<1\,$毫弧度),这在地带BO中是不可避免的。我们应用这种方法来证明干涉与多达40 $\hbar k$动量提供BO。我们讨论了这种技术的扩展,以更大的动量转移和适应性的原子干涉测量的应用程序,如测量的精细结构常数。
2020-05-12 physics.atom-ph
Optimized Raman pulses for atom interferometry
我们提出了反射镜和分束器脉冲的设计,提高原子干涉的保真度,并增加其系统的不均匀性的容忍度。这些设计的实验证明与冷热样品的$^{85}$ Rb原子。我们首先展示了一种受激拉曼反转脉冲设计,与传统的75(3)%的$π$脉冲效率相比,该设计实现了99.8(3)%的基态超精细态转移效率。这种反转脉冲对于激光强度和失谐的变化是鲁棒的,在失谐时保持90%的传递效率,对于失谐,$π$脉冲保真度低于20%,因此适合于使用热原子或在非理想环境中操作的大动量传递干涉仪。然后,我们扩展我们的优化马赫-曾德尔原子干涉仪序列的所有组件,并表明,与一个高度不均匀的原子样品的条纹可见度增加了三倍,使用传统的$π$和$π/2$脉冲。
2019-12-10 physics.atom-ph quant-ph
Bi-selective pulses for large-area atom interferometry
我们提出了设计的增强“镜”脉冲的大动量转移原子干涉仪,保持其保真度的波包动量差增加。这些双选择性脉冲,使用最佳控制方法定制的发展双模动量分布,应允许更大的干涉仪面积,从而增加惯性测量灵敏度,而不需要提高拉比频率或扩展频率啁啾。使用实验验证的模型,我们已经模拟了我们的脉冲设计的大动量转移原子干涉术中的应用,在1 $μ$ K的$^{85}$ Rb的激光冷却原子样品中使用受激拉曼跃迁。在波包被42光子反冲动量分离后,我们的脉冲保持90%的条纹对比度,而对于绝热快速通过和常规的$π$脉冲,对比度小于10%。此外,我们展示了如何这些脉冲可以适应抑制有害的非共振激发,限制其他宽带脉冲方案。
2020-04-25 physics.atom-ph quant-ph
Circulating pulse cavity enhancement as a method for extreme momentum transfer atom interferometry
大尺度原子干涉仪对中波段(0.1 - 10 Hz)引力波具有无与伦比的应变灵敏度,将为超轻标量暗物质的研究开辟一个新的参数空间。这些原子干涉仪要求干涉仪臂之间的动量间隔大于10^4 \hbar k,以便达到目标灵敏度。迄今为止,过高的光强和波前平坦度要求限制了可实现的最大动量分裂。我们提出了一个方案,光学腔增强原子干涉,使用循环,空间分辨脉冲,和腔内频率调制,以克服这些限制,并达到10^4 \hbar k动量分离。我们提出的参数适合于实验实现10^4 \hbar k分裂在1公里的干涉仪使用698 nm的时钟跃迁在87 Sr,并描述在10米规模的设备上运行在689 nm的相互组合线在87 Sr的性能增强。虽然在技术上具有挑战性的实施,激光和云的要求是在即将到来的冷原子干涉仪的范围内。我们的方案满足了这些传感器最具挑战性的要求,并为下一代高灵敏度,大动量转移原子干涉仪铺平了道路。
2020-12-11 physics.atom-ph
Ultracold atom interferometry with pulses of variable duration
我们提供的干涉模型的热合奏与一体的损失和包括大部分的热原子实验的扰动的现象。一个可能的扩展到多体的情况下进行了简要的讨论。假设Ramsey脉冲具有可变的持续时间,并将脉冲期间的失谐与演化期间的失谐区分开来。因此,脉冲不限于谐振操作,并提供更多的灵活性,以优化干涉仪的特定实验条件。在此基础上,提出了另一种模型,即通过施加非标准分裂脉冲来消除由于单体粒子数不相等而引起的对比度损失。由于其实际意义的重要性,一个类似的自旋回波模型也提供。所建立的模型适用于原子钟的分析和广泛的传感应用,尤其适用于囚禁原子干涉仪。
2017-03-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Optimal Control Design of Robust Raman Pulses for High-Fidelity Cold-Atom Interferometry
Jilin University, College of Instrumentation and Electrical Engineering(吉林大学仪器科学与电气工程学院)
研究针对拉曼激光场缺陷限制冷原子干涉仪性能问题,提出可重复框架比较Krotov、GRAPE和CRAB三种方法,通过有效二能级模型及相关设置进行实验,得出不同方法的误差和对比度等结果,建立了权衡的可重复比较。
2026-07-13 physics.atom-ph
Atom interferometry using $δ$-kicked and finite duration pulse-sequences
研究了一种利用原子光学$δ$ -反冲转子中的量子共振获得大的臂间动量差的原子干涉仪。干涉仪可以潜在地测量塔尔博特时间(从中可以推导出$h/m$)、局部引力场,或者可以用作窄速度滤波器。我们提出了一个短脉冲极限的解析分析,和有限脉冲持续时间的数值研究。干涉仪的灵敏度提高了一个温和的违反短脉冲限制。非常简单的关系预测的最佳脉冲持续时间,和干涉仪的灵敏度。
2019-06-27 physics.atom-ph quant-ph
Controlling the cold collision shift in high precision atomic interferometry
我们在这里提出了一种新的方法的基础上转移人口的绝热通过,允许制备冷原子样品的原子密度和原子数的一个明确的比例。利用该方法对激光冷却铯原子钟的冷碰撞频移进行了百分量级的测量,使铯原子喷泉精度的评估达到了$10^{-16}$水平。通过改进的装置,绝热通道将允许在高精度实验中在$10^{-3}$水平上测量原子数依赖的相移。
2002-09-03 physics.atom-ph
Photoelectron interferometry with spectrally shaped polychromatic infrared pulses
Lund University(隆德大学);Sorbonne Université, CNRS, Laboratoire de Chimie Physique-Matière et Rayonnement, LCPMR(索邦大学,法国国家科学研究中心,物理化学物质与辐射实验室);Institute of Atomic and Molecular Physics, Jilin University(吉林大学原子与分子物理研究所);Albert-Ludwigs-Universität Freiburg(弗赖堡大学);EUCOR Centre for Quantum Science and Quantum Computing, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg(弗赖堡大学 EUCOR 量子科学与量子计算中心);University of Gothenburg(哥德堡大学)
该研究在实验上利用频域形成戈隆尺的五分量光谱整形多色红外探测场实现激光辅助光电子干涉测量,揭示了多色探测场对量子拍的畸变效应,为多色光电子干涉测量的定量解读及阿秒科学发展提供支撑。
2026-08-31 physics.atom-ph
Atom interferometry with coherent enhancement of Bragg pulse sequences
本研究实现基于布拉格跃迁序列的大动量转移光脉冲原子干涉仪,发现损耗相消干涉提升分束器效率,研究寄生干涉仪影响,实验验证相移增强并表征可见度损失。
2023-10-04 physics.atom-ph quant-ph
Comment on New apparatus design for high-precision measurement of G with atom interferometry
结果表明,即使在质量源引力场梯度沿轴向变化很小的情况下,这种梯度沿径向的依赖性也会导致牛顿引力常量值的系统误差。这种错误的幅度计算为两种配置的领域。对于这两种构型,发现该误差大于M. Jain等人[Eur. J. D 75,197(2021)]。此外,我们发现的几何形状的源质量,这种系统误差消失。
2021-12-28 physics.atom-ph
Matter-wave interferometry with atoms in high Rydberg states
用高里德堡态氦原子进行了物质波干涉测量。在实验中,原子被制备在具有不同电偶极矩的里德堡态的相干叠加中。当施加非均匀电场时,这些内部状态分量上的不同力导致产生动量态的相干叠加。利用一系列微波和电场梯度脉冲,内部里德伯态与这些物质波的外部运动相关的动量态纠缠。在这些条件下的物质波干扰,观察到通过监测的里德堡态的人口的脉冲电场梯度的幅度和持续时间进行调整。实验的结果进行了比较,并在良好的定量协议,物质波干涉图案计算相应的脉冲序列。对于所使用的里德伯态,里德伯电子波函数的空间范围为~320 nm。用这种巨原子进行物质波干涉测量,在探索量子力学和经典力学之间的边界方面具有重要意义。这些结果也为测量里德伯电子偶素或反氢原子在地球引力场中的加速度提供了新的可能性。
2019-07-17 physics.atom-ph
Optimized Slice-Phase Control of Mirror Pulse in Cold-Atom Interferometry with Finite Response Time
Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学);Wuhan Gravitation and Solid Earth Tides National Observation and Research Station(武汉重力与固体潮国家观测研究站);Wuhan Institute of Quantum Technology(武汉量子技术研究院)
本研究通过自适应切片结构和量子最优控制方法,优化冷原子干涉仪的镜像脉冲,提升其在非均匀环境下的鲁棒性和效率。
2026-01-22 physics.atom-ph quant-ph
High-power, low-phase-noise, frequency-agile laser system for delivering fiber-noise-cancelled pulses for Strontium clock atom interferometry
本文展示了一套用于超冷锶698 nm钟跃迁单光子原子干涉测量的激光系统,通过相干结合两台Ti:Sapphire激光器实现200 MHz快速啁啾,并利用主动噪声消除光纤方案向原子传递4 W脉冲光束。
2022-12-13 gr-qc physics.atom-ph physics.optics
Robust Atom Optics for Bragg Atom Interferometry
本文利用数值量子最优控制设计鲁棒布拉格脉冲,在噪声与原子云非均匀条件下显著提升LMT原子干涉序列的对比度并降低自发辐射损失。
2023-04-07 physics.atom-ph quant-ph
Representation-free description of light-pulse atom interferometry including non-inertial effects
光脉冲原子干涉仪依赖于物质的波动性质及其与相干激光脉冲的操纵。它们用于精确的重力测量和惯性传感以及基本常数的精确测量。达到更高的精度需要更长的干涉仪时间,这在微重力环境中自然会遇到,如落塔设施、探空火箭和旨在空间基础量子物理学的专用卫星任务。在所有这些情况下,有必要考虑在非惯性参考系中干涉仪设置的任意轨迹和变化的取向。在这里,我们提供了一个通用的表示自由的原子干涉术完全基于算子代数的描述,以解决这种一般情况。我们展示了如何解析地确定相移以及具有任意数量的脉冲的干涉仪的可见性,包括局部重力加速度,重力梯度,激光器的旋转和非惯性参考系的影响。我们的方法方便地统一了以前的结果,有利于新的干涉仪的几何形状的调查。
2015-12-01 physics.atom-ph quant-ph
Raman interferometry between autoionizing states to probe ultrafast wavepacket dynamics with high spectral resolution
飞秒和阿秒光脉冲的光电子干涉测量是研究快电子波包动力学的有力工具,但它在能量分辨率上有一定的局限性。我们表明,一个可以同时获得高的时间和光谱分辨率,通过刺激拉曼干涉与一个光脉冲和监测的差异变化的电子产额在一个单独的步骤。将这种光谱方法应用于氩的自电离态,我们通过实验详细地解析了它的电子组成和时间演化。理论计算结果与观测结果吻合得很好,并揭示了光-物质相互作用参数。使用适当的拉曼探测和延迟检测步骤,该技术能够在复杂系统中实现高度不同的电子动力学探测和控制。
2021-11-07 physics.atom-ph
A portable laser system for high precision atom interferometry experiments
我们提出了一个模块化的机架安装的激光系统的冷却和操作的中性铷原子已开发的便携式重力仪的基础上原子干涉,将能够直接在地球物理感兴趣的网站进行高精度的重力测量。该激光系统采用紧凑的移动设计,因此可以运输到不同的位置,但它仍然比许多传统的实验室激光系统有所改进。我们的系统包含在一个标准的19”机架中,并在多达12个光纤端口上同时发射五种不同频率的光,总输出功率为800 mW。这些频率可以在不到一微秒的时间内在端口之间改变和切换。该装置包括两个锁相二极管激光器,在我们的重力仪对噪声最敏感的频率范围内,相位噪声谱密度小于1 μrad/sqrt(Hz)。我们描述了这种激光系统的特点,并评估了它对干涉仪的性能限制。
2010-09-27 physics.atom-ph
Light-pulse atom interferometry with entangled atom-optical elements
针对光场量子特性导致原子干涉可见度下降的问题,本文证明利用所有光场间的纠缠可擦除原子路径信息并部分恢复可见度,突显了互补性的作用。
2024-01-23 physics.atom-ph quant-ph
Why momentum width matters for atom interferometry with Bragg pulses
我们从理论上考虑原子源的动量宽度对布拉格反射镜和分束器的效率的影响,更一般地说,对布拉格脉冲原子干涉仪的相位灵敏度。通过数值优化,我们发现原子云的动量宽度对布拉格反射镜脉冲的最大传输效率有一个基本的上限,并进一步限制了布拉格脉冲原子干涉仪的相位灵敏度。我们量化这些动量宽度的影响,并精确地计算反射镜的效率和干涉仪相位灵敏度如何变化的布拉格阶和源类型的函数。我们的研究结果和方法允许布拉格脉冲的有效优化和不同原子源的比较,并将有助于设计用于基于原子的惯性传感器的大型动量转移布拉格反射镜和分束器。
2011-12-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Analytic theory for Bragg atom interferometry based on the adiabatic theorem
高保真布拉格脉冲是最先进的原子干涉实验中不可或缺的工具。在本文中,我们介绍了这种脉冲的分析理论。我们的理论是基于关键的洞察力,布拉格脉冲的物理可以准确地描述绝热定理。我们表明,对于任何平滑和绝热的脉冲形状,有效的布拉格衍射都是可能的,并且高保真度高斯脉冲是完全绝热的。我们的研究结果给出了强有力的证据,绝热性根据绝热定理是高性能布拉格脉冲的必要条件。我们的模型提供了一个直观的理解布拉格条件,也被称为“脉冲面积”的条件。它包括修正由于朗道-齐纳过程的绝热演化以及有限的原子速度分布的影响。我们验证了我们的模型,通过比较它的精确数值积分的薛定谔方程的高斯脉冲衍射四,六,八和十光子反冲。我们的形式主义提供了一个分析框架,研究系统的影响,以及限制原子干涉仪的精度,采用布拉格光学衍射过程中出现的。
2020-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Generalized hyper-Ramsey-Bordé matter-wave interferometry: quantum engineering of robust atomic sensors with composite pulses
使用超窄光跃迁的一类新的原子干涉将量子工程控制推向非常高的精度水平,用于下一代传感器和量子门操作。在这种背景下,我们提出了一种新的量子工程方法的Ramsey-Bordé干涉引入多个复合激光脉冲与定制的脉冲宽度,拉比场振幅,频率失谐和激光相位阶跃。我们探索量子精密测量与超拉姆齐和超哈恩-拉姆齐时钟低于$10^-18$水平的分数精度的光激发参数的微调控制,导致旋量干扰保护免受光移耦合到激光探测场的变化。我们审查合作的复合脉冲协议,以产生强大的拉姆齐-Bordé,马赫-曾德尔和双回路原子传感器屏蔽测量失真相关的多普勒频移和光频移耦合脉冲面积误差。引入容错自动平衡超干涉仪,消除了在整个探测询问协议期间可能发生的几种技术激光脉冲缺陷。具有复合脉冲和超冷原子源的量子传感器应该在检测加速度和旋转引起的相移方面提供新的高精度水平,这是对超时钟基础物理测试的重大改进,同时为原子干涉仪以非常高的灵敏度跟踪时空引力波的新概念铺平了道路。
2022-03-02 physics.atom-ph quant-ph
Atom interferometry using wavepackets with constant spatial displacements
我们展示了一个驻波光脉冲序列,将原子置于一个叠加的位移波包与精确控制的位移,保持恒定的时间长达1秒。分离的波包随后重新组合,产生原子干涉图样,探测能量差约为10^-34 J,可以提供对平台振动不敏感的加速度测量。
2010-02-20 physics.atom-ph
Interferometry in an Atomic Fountain with Ytterbium Bose-Einstein Condensates
本文在垂直镱 BEC 喷泉中实现整形光学势抗重力、双 Mach–Zehnder 干涉仪及脉冲物质波透镜,将速度展宽降低逾五倍并延长干涉时间。
2021-07-19 physics.atom-ph
Atom interferometry with quantized light pulses
本文研究原子干涉仪中量子化光脉冲的影响,证明强相干态光脉冲下干涉信号趋近经典极限,而低光子数时因路径信息编码导致可见度下降。
2024-02-22 physics.atom-ph quant-ph
Interacting quantum mixtures for precision atom interferometry
我们提出了一个源工程的概念,适合作为差分,精密原子干涉仪的漂移时间为几秒钟的输入的二进制量子混合物。为了解决混合物的非线性动力学,我们开发了一组缩放方法方程,并验证其有效性对比它的耦合Gross-Pitaevskii方程的系统之一。这种缩放方法是通常用于单个物种的标准方法的推广。它的有效性范围进行了讨论相对于内和种间相互作用制度。我们提出了一个多阶段的,非线性的原子透镜序列,同时创建双合奏与超慢的动能膨胀能量,低于15 pK。波前像差是精密原子干涉测量中的一个重要系统效应。
2020-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Strong-Field Photoelectron Interferometry with Near-Single-Cycle Yb Lasers
Kansas State University(堪萨斯州立大学);University of Connecticut(康涅狄格大学);National Tsing Hua University(国立清华大学)
利用近单周期Yb激光实现强场光电干涉术,通过分离和增强蜘蛛腿与鱼骨结构,揭示电子散射相位和分子轨道奇偶性对比,为高精度电子-分子散射研究提供新方法。
2025-09-03 physics.atom-ph
Hyper Ramsey-Bordé matter-wave interferometry for robust quantum sensors
使用超窄光学时钟跃迁和复合脉冲的新一代原子传感器正在将量子工程控制推向应用和基础物理的非常高的精度水平。在这里,我们提出了一个新版本的拉姆齐-Bordé干涉术引入任意复合激光脉冲与定制的脉冲宽度,拉比场,失谐和相位步骤。我们探索量子精密测量学的分数精度以下的$10^{-18}$水平的光激发参数的微调控制,保护超窄的光学时钟转换对残余光移耦合到激光探测场波动。我们提出,第一次,强大的超拉姆齐-Bordé和马赫-曾德尔干涉仪,在那里我们保护波包的干扰对失真的频率或相位测量相关的残余多普勒效应和光的变化耦合到脉冲面积误差的新发展。具有复合脉冲和超冷源的量子物质波传感器将提供对引起相移的惯性效应的更高精度的检测,以产生超鲁棒的光学时钟和改进基础物理学的测试,实现以非常高的灵敏度跟踪时空引力波的新型原子干涉仪。
2022-02-13 physics.atom-ph quant-ph
Atom Interferometry in a Warm Vapor
我们演示了铷原子热蒸气中的物质波干涉。已建立的光脉冲原子干涉测量方法依赖于激光冷却来将大量原子系综集中到与原子光学光脉冲共振的速度类中。在我们的实验中,我们表明,没有激光冷却,可以获得清晰的干涉信号。这种效应依赖于原子干涉仪共振的多普勒选择性。该干涉仪可以被配置为测量加速度,我们证明,多个干涉仪可以同时操作,通过解决多个速度类。
2017-02-11 physics.atom-ph quant-ph
Zero-velocity atom interferometry using a retroreflected frequency chirped laser
利用受激喇曼跃迁的回射原子干涉术具有相位噪声低、喇曼波前质量高、实验装置简单等优点,是高精度测量的首选方法。然而,它不能用于零速度的原子,因为两对拉曼激光器同时共振。在这里,我们报告了一种方法,它允许解除这种简并通过使用频率啁啾的拉曼激光器。利用这种技术,我们实现了马赫-曾德尔原子干涉仪与力平衡加速度计的杂交,它提供了短期灵敏度为$3.2\times 10^{-5}$ m.s $^{-2}$ / $\sqrt{Hz}$的水平加速度测量。我们在实验的精确度水平上检查这种方法引起的偏差的存在。这种技术可用于微重力环境中的多轴惯性传感器、倾斜仪或原子干涉测量法。
2019-07-09 physics.atom-ph
Directional loss of contrast by dephasing in temporal double-slit interferometry
本研究提出了一种超快双缝streak相机方案,通过时间分离两个相反圆极化XUV脉冲,揭示极化依赖双缝现象中的信息损失,验证了波粒二象性。
2025-11-26 physics.atom-ph
Multi-axis inertial sensing with long-time point source atom interferometry
我们表明,光脉冲原子干涉与原子点源和空间分辨检测,使多轴(两个旋转,一个加速度)精密惯性传感在长时间的询问时间。利用这种方法,我们演示了一个光脉冲原子干涉仪Rb-87与1.4厘米的峰值波包间隔和持续时间为2 T = 2.3秒。每次射击的推断加速度灵敏度为6.7 * 10^(-12)g,这比以前的限制提高了两个数量级以上。我们还以200 nrad/s的精度测量地球的自转速率。
2013-05-08 physics.atom-ph quant-ph
Advances in precision contrast interferometry with Yb Bose-Einstein condensates
利用三光路对比度干涉仪(CI)和激光脉冲衍射光栅,我们建立了第一个镱原子的物质波干涉仪。我们提出了高精度测量相关的对比度干涉测量的进展。通过与传统的原子干涉仪进行比较,我们证明了CI对长相互作用时间(> 20 ms)的振动的免疫力。我们表征和演示控制两个最大的系统效应的精细结构常数通过光子反冲与我们的干涉仪的高精度测量:衍射相位和原子相互作用。对于大多数使用大动量转移分束器的干涉仪,衍射相位是一个重要的系统;原子相互作用是任何BEC干涉仪的关键问题。最后,我们考虑了未来的子部分每十亿光子反冲测量使用Yb CI的前景。
2014-11-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Atomic Interactions in Precision Interferometry Using Bose-Einstein Condensates
我们提出的理论工具,预测和减少原子相互作用的影响,在玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)干涉实验。为了解决自由传播过程中的平均场位移,我们推导出一个强大的缩放解决方案,减少了三维Gross-Pitaevskii方程的一组三个简单的微分方程有效的任何相互作用强度。为了模拟BEC干涉仪的其他常见组件-冷凝分裂,操纵和重组-我们概括了缓慢变化的包络减少,提供分析处理和显着改进的模拟。将这些工具应用于BEC干涉仪以测量精细结构常数(Gupta等人,2002),我们发现与原始实验的结果一致,并证明原子相互作用并不妨碍测量优于十亿分之一的精度,即使是对于具有相对较大的散射长度的原子物种。这些工具有助于使BEC干涉测量成为广泛的精密测量的可行选择。
2011-08-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Influence of the Coriolis force in atom interferometry
在光脉冲原子干涉仪中,我们利用倾斜镜来消除地球自转引起的科氏力的影响,并对位形空间的波包进行表征。对于具有大动量传递和大脉冲间隔时间的干涉仪,我们将对比度提高了350%,并抑制了系统效应。我们还达到了我们所知的迄今为止任何原子干涉仪所包含的最大时空面积。我们讨论了未来的高性能仪器的影响。
2012-01-19 physics.atom-ph quant-ph
Finite Pulse-Time Effects in Long-Baseline Quantum Clock Interferometry
该研究建立有限脉冲时间下含内外部耦合与空间变化光强的E1-M1跃迁模型,推广受扰无反冲时钟脉冲表达式,并证明质心离域足够小时量子时钟干涉仪对光场扰动稳定。
2024-05-08 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Error analysis in large area multi-Raman pulse atom interferometry due to undesired spontaneous decay
本研究针对多拉曼脉冲原子干涉仪中非期望自发衰变导致的误差,建立开放量子系统模型并提出误差品质因数,发现误差随脉冲数先按N_R^{-2}下降后单调上升,并给出最优脉冲数。
2024-03-13 physics.atom-ph quant-ph
Quantum wavefunction reconstruction by free-electron spectral shearing interferometry
提出自由电子光谱剪切干涉(FESSI)方法,利用 Wien filter 和光-电子调制器生成并调控电子波包复制品,数值重建了 10 keV 超短电子脉冲,实现了光谱相位的完全确定与表征。
2022-10-27 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.optics
Proposal for a Bose-Einstein condensate based test of Born's rule using light-pulse atom interferometry
提出结合双 Bragg 与 Raman 衍射的 BEC 光脉冲原子干涉方案,以高精度检验 Born 定则,并通过数值模拟给出三阶干涉项统计偏差上界。
2024-09-06 physics.atom-ph quant-ph
Continuum-electron interferometry for enhancement of photoelectron circular dichroism and measurement of bound, free, and mixed contributions to chiral response
本研究开发基于激光辅助极紫外电离的光电子干涉法,通过脉冲时间延迟控制手性信号幅度,利用偏振配置区分束缚态与连续态贡献,为光电子圆二色性调控及相关态贡献探测提供了简便鲁棒的工具与可行实验方案。
2023-12-15 physics.atom-ph quant-ph
Atom interferometry in the presence of an external test mass
从理论上研究了外测试质量对原子干涉仪信号相位的影响。利用基于Wigner表象中密度矩阵方程的原子光学中的传统技术,我们能够提取与原子的经典运动相关联的信号的相位的各种贡献,当原子与拉曼场脉冲相互作用时产生的原子反冲导致对这种运动的量子校正,以及对拉曼场脉冲之间的时间内发生的原子运动的量子校正。通过使用修改的场参数增加与拉曼场脉冲相关联的有效波矢量,我们可以将信号的灵敏度增加到可以测量量子校正的点。可以对导出的表达式进行数值计算,以隔离外部测试质量对信号的贡献。精确和近似表达式的有效区域的确定。
2016-03-11 physics.atom-ph physics.optics
Atom Interferometry with up to 24-Photon-Momentum-Transfer Beam Splitters
我们提出了多达24个光子的布拉格衍射作为光脉冲原子干涉仪中的分束器,以实现迄今为止动量空间中最大的分裂。相对于目前最灵敏的干涉仪中使用的2光子过程,这些大型动量转移分束器将马赫-曾德(MZ-)几何形状的相移增加了12倍,将拉姆齐-博尔德(RB-)几何形状的相移增加了144倍。我们实现了高可见度的干涉条纹(高达52%的MZ或36%的RB)和长脉冲分离时间,这是可能的,只有在原子喷泉设置。由于原子的内部状态不变,重要的系统效应可以抵消。
2008-05-11 physics.atom-ph physics.optics
Balancing Quasi-Bragg Regime and Velocity Selectivity in Quantum-Enhanced Atom Interferometry
Johannes Gutenberg Universität Mainz(约翰内斯·古腾堡美因茨大学);Technische Universität Darmstadt(达姆施塔特工业大学)
本文研究了如何通过优化输入量子态来平衡量子增强原子干涉仪中的准布拉格 regime 和速度选择性,以实现低于Shot噪声限的灵敏度。
2026-09-04 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement interferometry for precision measurement of atomic scattering properties
我们报道了用俘获的~(87)Rb原子对实现的两粒子物质波干涉仪。每对原子被限制在光晶格势的单个位置。该干涉仪的实现是通过首先产生两个原子的相干自旋混合,然后通过费什巴赫共振调节态间散射长度。态间散射长度的选择性变化导致了两粒子态的纠缠动力学,这种纠缠动力学可以在拉姆齐干涉实验中检测到。这种纠缠动力学被用于原子相互作用参数的精确测量。此外,干涉仪允许以非破坏性的方式分离具有一个或两个原子的晶格位置。
2003-10-30 cond-mat.soft physics.atom-ph quant-ph
Determination of atomic multiphoton ionization phases by trichromatic multichannel wave packet interferometry
提出了一种基于三色脉冲整形的多通道光电子干涉技术,用于钾原子多光子电离(MPI)中量子相位的确定。激光场的颜色被选择为在连续谱中产生三个能量分离的光电子干涉图。当红色脉冲与$3d$ -态双光子共振导致(2+1)共振增强MPI(REMPI)时,(1+2)REMPI经由具有初始绿色或蓝色脉冲的非共振中间$4p$ -态发生。我们表明,通过非共振中间态的电离升降机的光电子干涉图的简并从路径组成的排列的颜色。干涉图的分析揭示了$\pm π/2$的相移取决于(1+2)REMPI路径中失谐的符号。此外,我们证明了共振(2+1)REMPI路径中的光电离时间延迟引起的光电子谱中的线性光谱相位。洞察到底层MPI过程中获得通过分析微扰的描述和数值模拟耦合到连续三色驱动的三能级系统。
2022-03-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Table-top interferometry on extreme time and wavelength scales
在极紫外(XUV)光谱范围内使用桌面光源的高分辨率傅里叶变换光谱学仍处于起步阶段。在这方面的贡献,一个显着的进步,提出了基于迈克尔逊型全反射分裂和延迟自相关器工作在准振幅分裂模式。自相关器在宽光谱范围$\mathrm{(10\,nm - 1\,μm)}$内的掠入射角下工作,提供两个脉冲副本的共线传播,从而提供跨光束轮廓的恒定相位差。紧凑的仪器允许XUV脉冲自相关测量在时域与一位数的阿秒精度导致的分辨率为$\mathrm{E/ΔE=2000}$。它在光谱应用中的性能通过表征由倍频Yb光纤激光器的$\mathrm{11^{th}}$谐波引起的Ar气体中$\mathrm{26.6\,eV}$处非常尖锐的电子跃迁来证明,该跃迁导致Ar原子的特征$\mathrm{3s3p^{6}4p^{1}P^{1}}$ Fano共振。我们基准我们的时域干涉测量结果与高分辨率XUV光栅光谱仪,并找到一个很好的协议。共光路干涉仪为短波长飞秒和阿秒脉冲计量以及各种研究领域中极端时间尺度的动态研究开辟了新的机会。
2021-10-29 physics.atom-ph physics.optics
Finite-Speed-of-Light Effects in Atom Interferometry: Diffraction Mechanisms and Resonance Conditions
本文建立了原子干涉仪中有限光速效应与质量亏损等相对论效应的理论框架,揭示其大小取决于衍射机制和几何结构,并提出无反冲跃迁实验方案及重力测量偏差缓解策略。
2025-05-05 physics.atom-ph quant-ph
Interferometry of Efimov states in thermal gases by modulated magnetic fields
通过调制磁场实现热气体中Efimov态的高精度干涉测量,揭示了干涉图案中与三体寿命相关的双时间尺度衰减行为。
2023-11-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Practical limits for large-momentum-transfer clock atom interferometers
目前正在为地面上和未来的空间飞行任务进行许多长基线实验,对光学时钟跃迁进行原子干涉测量。满足这些实验所需灵敏度的关键是实现大动量转移($>$ 10 $^3\hbar k$)。在这里,我们表明,通过$π$脉冲顺序地应用这样一个大的动量放置在干涉激光的频率噪声的严格要求,发现线宽需要大大低于以前建议。这是由于在存在噪声的情况下不完美的脉冲保真度,并且即使对于与共振光相互作用的静止原子也是明显的,使得这对于给定的激光和脉冲序列是对操作保真度的基本约束。在此框架内,我们进一步提出和分析两个高功率,频率稳定的激光源,旨在进行干涉测量的$^1$ S $_0$ - $^3$ P $_0$时钟转换的镉和锶,分别在332 nm和698 nm。
2022-06-10 physics.atom-ph quant-ph
Contrast Interferometry Using Bose-Einstein Condensates to Measure h/m and the Fine Structure Constant
原子因吸收光子而反冲的动能用称为"对比度干涉测量法“的干涉测量技术测量为频率。利用驻波光脉冲作为原子光学元件,在玻色-爱因斯坦凝聚体中建立了对称的三光路干涉仪。利用单次激发探测技术测量了不同路径中积累的反冲相位。该方案允许额外的光子反冲干涉仪内,其对称性抑制几个随机和系统误差,包括那些从振动和交流斯塔克位移。我们已经测量了钠的光子反冲频率的$7 $ ppm的精度,使用这个方案的一个简单的实现。合理的扩展应产生足够的精密度,以达到$h/m$和精细结构常数$α$的ppb级测定。
2002-07-08 cond-mat physics.atom-ph