Benchmarking the multiconfigurational Hartree method by the exact wavefunction of two harmonically trapped bosons with contact interaction
我们考虑两个玻色子在一维谐波陷阱，相互作用的接触势，并比较这个问题的精确解的自洽的数值解，通过使用多组态含时Hartree（MCTDH）方法。因此，我们基准的MCTDH方法的预测与几个机构的问题，有一个最常见的实验实现的相互作用势在超冷量子气体的解析解。结果发现，精确的基态能量和一阶关联准确再现MCTDH的中间无量纲耦合强度对应于典型的背景散射长度的磁捕获超冷稀释玻色气体。对于例如通过费什巴赫共振和光学捕获（的组合）建立的较大耦合，MCTDH方法高估了位置空间中的一阶相关性的陷阱诱导的相关性下降的深度，以及高估了碎片化，碎片化被定义为除了能量最低的轨道之外的轨道的平均相对占据。我们预计，定性相似的功能，在关联函数可能会出现较大的粒子数，铺平了道路的定量评估的准确性MCTDH的实验与超冷原子。
2021-10-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
A Composite Fermion Approach to the Ultracold Dilute Fermi Gas
认为最近在强相互作用的超冷费米气体中观察到的费米液体与一个投影的费米气体有着密切的联系。这个结论是通过构造一组Jastrow波函数得出的，遵循Tan对物理希尔伯特空间结构的观察[Annals of Physics 323，2952（2008）]。杰斯特罗投影只是在BCS和费米气体波函数上实现了贝特-佩尔斯条件。这个过程提供了一个简单的图片出现的费米极化子作为复合费米子在正常状态下的高度极化的气体。它还表明，投影BCS波函数可以写为一个凝聚的复合费米子（或费米极化子）对。导出了复合费米子的哈密顿量。在平均场理论中，它表明，该哈密顿量的基态和激发是那些非相互作用的费米气体，虽然他们描述的Jastrow-Slater波函数。
2010-05-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum critical behavior influenced by measurement backaction in ultracold gases
量子气体显微镜的最新实现为在单粒子水平上连续监测量子多体系统的动力学提供了可能。通过分析光晶格和连续介质中相互作用玻色子的有效非厄米哈密顿量，我们证明了量子测量的反作用使量子临界点移动，并产生了一个超越标准普适类地形的唯一临界相.我们进行平均场和强耦合膨胀分析，并表明，非厄米的贡献转移超流-莫特绝缘体过渡点。利用低能有效场论，讨论了一维相互作用玻色气体在测量反作用下的临界行为。我们导出了有效非厄米哈密顿量的精确基态，并发现了超越Tomonaga-Luttinger液体普适类的独特临界行为。我们提出了后选择的实验实现使用量子气体显微镜来模拟非厄米动力学，并认为我们的结果可以在超冷原子目前的实验技术进行调查。
2016-11-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Dynamic freezing of strongly correlated ultracold bosons
本文研究了超冷玻色子在光晶格中的非平衡动力学行为，其跳跃幅度J（t）=J_0 +δJ \cos（ωt），使系统在Mott-超流转变附近从超流相态转变（J= J_0+δJ）到Mott相（J=J_0-δJ）再回到量子临界点（J=J_c），并证明了玻色子波函数在特定ω值下的动态冻结。在这些值处，波函数重叠F（缺陷密度P=1-F）接近1（零）。我们提供了一个定性的解释冻结现象，显示它的鲁棒性对量子涨落和存在的陷阱，计算剩余能量和超流序参量这样的动态，并建议实验来测试我们的理论。
2012-05-14 cond-mat.quant-gas
In situ subwavelength microscopy of ultracold atoms using dressed excited states
LP2N, Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences, Université de Bordeaux-IOGS-CNRS:UMR 5298（光子、数字与纳米科学实验室）
本文提出了一种实现超冷原子子波长分辨率成像的新方法，通过激光驱动激发态相互作用，在三能级系统中工程化超精细基态人口转移，并验证了两种不同成像 regime 的有效性。
2024-07-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of the Hanbury Brown and Twiss Effect with Ultracold Molecules
测量单个量子对象的统计相关性为研究复杂的量子系统提供了一种很好的方法。超冷分子由于其丰富且可控的内部自由度而代表了量子科学的强大平台。然而，在超冷气体中检测单分子之间的相关性还有待证明。在这里，我们观察到的Hanbury布朗和Twiss效应的玻色子$^{23}$ Na $^{87}$ Rb的气体，实现了分子的量子气体显微镜。我们检测到的特性聚束相关的密度波动的二维分子气体释放，随后在光晶格重新捕获。量子气体显微镜使我们能够以单点分辨率提取单个分子的位置。因此，我们获得了高对比度的双分子干涉图，其可见度为$54(13)\%$。虽然这些测量的相关性纯粹来自分子的量子统计，但所展示的能力为光晶格中相互作用的分子气体的现场分辨研究铺平了道路。
2021-11-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Preparing and Analyzing Solitons in the sine-Gordon Model with Quantum Gas Microscopes
该研究理论上提出用强排斥相互作用的隧道耦合Bose-Hubbard链实现量子区sine-Gordon模型，设计了超冷原子量子气体显微镜制备分析孤子的方案，并通过矩阵乘积态数值模拟表征方案、讨论实验要求。
2023-08-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
A quantum gas microscope - detecting single atoms in a Hubbard regime optical lattice
近年来，在创造复杂的原子多体量子系统方面取得了巨大进展。一种方法是使用宏观的、有效的热力学的超冷原子系综来产生量子气体和物质的强关联态，并分析系综的整体性质。相反的方法是一个原子一个原子地建立微观量子系统--完全控制所有的自由度。到目前为止，宏观和微观战略一直是相当脱节的。在这里，我们提出了一个“量子气体显微镜”，桥梁的两种方法，实现了一个系统，其中一个宏观系综的原子被单独检测和一套完整的自由度，他们每个人都是通过准备和测量确定。通过实现高分辨率的光学成像系统，单个原子被检测到哈伯德制度光晶格的各个网站上的接近统一的保真度。晶格本身是通过将全息掩模投影通过成像系统而产生的。它有一个任意的几何形状，选择支持强隧道耦合之间的晶格网站和强大的现场限制。一方面，这种新的方法可以用来直接检测强相关的物质状态。另一方面，量子气体显微镜为超冷原子的大规模量子信息系统的寻址和读出打开了大门。
2009-08-03 cond-mat.quant-gas
Quantum Control by Imaging : The Zeno effect in an ultracold lattice gas
我们证明了超冷格子气中的量子隧穿控制的测量反作用施加的成像过程。一种{ \em in situ}成像技术用于获取限制在浅光晶格中的超冷气体的重复图像。由这些位置测量引起的反作用修改了晶格内原子的相干量子隧穿。通过平滑地改变从原子系综中提取空间信息的速率，我们观察到从位置测量对隧穿动力学几乎没有影响的“弱测量制度”到测量引起的本地化导致隧穿大抑制的“强测量制度”的连续交叉。这种对相干隧穿的抑制是量子芝诺效应的表现。我们的研究实现了在格子气中的海森堡纵格显微镜的实验演示，并揭示了量子测量对介观量子系统相干演化的影响。此外，这表明了一个强大的技术，通过空间分辨测量反作用的相互作用的多体量子系统的控制。
2014-11-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
In situ imaging of the thermal de Broglie wavelength in an ultracold Bose gas
本研究利用量子气体显微镜首次实现了超冷玻色气体中热德布罗意波长尺度密度波动的原位观测，发现准二维系统中二阶关联函数较经典系综增强30%，为研究多体系统与相变临界现象提供了新方法。
2024-11-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum computation with ultracold atoms in a driven optical lattice
我们提出了一个在光晶格中进行量子计算的方案。量子比特被编码在原子的空间波函数中，使得自旋退相干不影响计算。量子操作通过摇动晶格来操纵，而量子位可寻址性可以通过实验上可用的改变晶格的技术来提供。数值计算表明，在门时间为毫秒级的情况下，可能的准确度高于99%。
2012-03-14 cond-mat.quant-gas
Lattice-induced wavefunction effects on trapped superfluids
该研究提出描述关联粒子局域相互作用中Bloch波函数效应的规范无关张量，推导超冷玻色子有效流体动力学理论，求解囚禁超流体的基态与集体模式，给出紧束缚模型并估算实验可观测效应，深化了能带理论与量子多体物理的关联。
2024-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A phase microscope for quantum gases
Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）；Universal Quantum Deutschland GmbH（德国通用量子有限公司）；Institute for Quantum Physics, University of Hamburg（汉堡大学量子物理研究所）；Department of Physics, TU Dortmund University（多特蒙德工业大学物理系）
本文提出了一种用于研究量子气体相干性的相显微镜技术，通过物质波成像观察相相干性和波动分布，揭示了超流相中相相关性的代数衰减特性。
2026-07-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Lattice assisted spectroscopy: a generalized scanning tunnelling microscope for ultra-cold atoms
我们表明，有可能解决和图像单站点的光晶格，现在的实验现实，允许测量的频率分辨的本地粒子和空穴光谱的各种各样的一维和二维系统的晶格限制强相关的超冷原子。结合微扰理论和含时DMRG，我们验证了这种方案的晶格辅助光谱（LAS）的几个例子系统，如一维超流体和莫特绝缘体，有和没有抛物陷阱，最后玻色子Su-Schrieffer-Heeger模型的边缘状态。我们还强调我们的基本方案的扩展，以获得更广泛的各种有趣的和重要的频率分辨光谱。
2015-05-06 cond-mat.quant-gas
Wavefunction Vortex Attachment via Matrix Products: Application to Atomic Fermi Gases in Flat Spin-Orbit Bands
变分波函数引入零（涡），以屏幕排斥相互作用通常很难验证无偏微观计算。构造了一种方法，使用矩阵乘积表示法将涡插入到任意波函数中。这种方法打开了一个广泛的类基于Jastrow波函数的验证之门。的形式主义适用于超冷原子气体的合成自旋轨道耦合的存在下，由实验激发的模型。验证的波函数表明，原子费米气体中的涡旋与平坦的Rashba自旋轨道带簇在系统中心附近，因此应该是直接可见的飞行时间成像。
2014-04-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Hubbard models with ultracold shielded molecules in optical lattices
Institute for Molecules and Materials, Radboud University（分子与材料研究所，拉德堡德大学）；Department of Physics and Astronomy, Rice University（物理与天文系，莱斯大学）；Smalley-Curl Institute, Rice University（斯马利-柯尔研究所，莱斯大学）
该研究证明超冷屏蔽分子在光学晶格中可实现受控扩展Hubbard模型，通过晶格深度和微波偶极相互作用独立调控格点内与格点间相互作用，并提供能区分掺杂Mott绝缘体中空穴间相互作用的显微镜，对理解超导和奇异金属性有重要意义。
2026-09-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Detecting Friedel oscillations in ultracold Fermi gases
研究超冷气体中的弗里德尔振荡将补充用扫描隧道显微镜对固态样品进行的研究。在原子量子气体中，相互作用和外部势可以自由调节，并且固有的较慢的动力学允许在势或相互作用淬灭之后访问非平衡动力学。在这里，我们研究如何弗里德尔振荡可以观察到在当前的超冷气体实验在现实条件下。为了这个目的，我们数值计算的弗里德尔振荡的振幅的势垒挑起在一维费米气体和比较预期的原子和光子散粒噪声在密度测量。我们发现，检测弗里德尔振荡的信号从几千个一维系统的平均值。然而，由于在本实验的单次运行中可以制备多达100个平行的一维系统，因此对约100个图像进行平均就足够了。
2017-04-21 cond-mat.quant-gas
Low-noise optical lattices for ultracold $^6$Li
我们证明了稳定的，长期捕获的费米$^6$锂原子在光晶格与MHz的陷阱频率用于量子气体显微镜。从高数值孔径成像系统的物平面中的光晶格的绝热释放允许在两个径向方向上测量原子数低至$7\times 10^2$的最低三个带之间的布居分布。我们测量的指数基带加热率低至0.014（1）s $^{-1}$对应的径向基态$1/e$寿命为71（5）s，从根本上限制了晶格光子的散射。对于所有的晶格深度超过2反冲，我们发现径向基态寿命$\ge 1.6 \times 10^6$反冲时间。
2015-08-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Self-Bayesian Aberration Removal via Constraints for Ultracold Atom Microscopy
超冷原子的高分辨率成像通常需要定制的高数值孔径（NA）光学器件，如量子气体显微镜的情况。这些高NA物镜涉及许多光学元件，每个光学元件都有助于损耗和光散射，使其不适合量子反作用有限的“弱”测量。我们采用低成本的高NA非球面透镜作为一个实用的和经济的，虽然像差的高分辨率显微镜的图像${^{87}\mathrm{Rb}}$玻色-爱因斯坦凝聚体的目标。在这里，我们提出了一种新的方法，用于数字消除所产生的像差，适用于广泛的成像策略，不需要额外的硬件。我们几乎恢复了我们的目标的全部NA，从而展示了一个简单而强大的数字像差校正方法，用于实现量子物体的最佳显微镜。这种重建依赖于我们的成像系统的偶数阶像差的高质量测量，从密度-密度相关性与不同程度的散焦测量。我们证明了我们的像差补偿技术，使用相衬成像，色散成像技术直接适用于量子反作用有限的测量。此外，我们表明，我们的数字校正技术减少了光子散粒噪声的贡献，否则会污染所需的量子投影噪声信号在弱测量密度-密度相关测量。
2021-08-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Polaronic mass renormalization of impurities in BEC: correlated Gaussian wavefunction approach
提出了一类描述有限动量下Fröhlich极化子的变分高斯波函数。我们的波函数给出的极化子能量与现有的Monte Carlo结果非常一致，适用于广泛的相互作用。我们计算了极化子的有效质量，发现弱和中等杂质-玻色子耦合之间的平滑过渡。我们得到的有效质量比平均场方法预测的要大得多。基于我们的变分波函数的一种新的预测是一种特殊的模式的主机原子之间的相关性，可以在飞行时间的实验测量。我们讨论了超冷原子系统中的原子混合物，我们的结果可以用目前的实验技术进行检验。
2015-07-21 cond-mat.quant-gas
Wave-function microscopy: Derivation and anatomy of exact algebraic spinful wave functions and full Wigner-molecular spectra of a few highly correlated rapidly rotating ultracold fermionic atoms
本文结合 FCI 精确对角化与符号处理，推导快速旋转超冷费米原子的精确代数总自旋波函数及完整 LLL 谱，揭示 Wigner 分子形成。
2025-06-09 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Solving the quantum many-body problem via correlations measured with a momentum microscope
在量子多体理论中，所有的物理观测量都用粒子产生/湮灭算符之间的关联函数来描述。因此，这种关联函数的测量可以被看作是量子多体问题的一种可操作的解决方案。在这里，我们证明了这一范例，通过测量多粒子的动量关联到三阶超冷氦原子之间的碰撞玻色-爱因斯坦凝聚体的s-波散射晕，使用量子多体动量显微镜。我们的测量使我们能够提取这个系统中所有高阶相关性的关键构建块|配对场振幅。此外，我们还证明了经典的Cauchy-Schwarz不等式对于关联原子对和三原子组的破纪录。测量多粒子动量相关性可以为非常规超导性和多体局域化等效应提供新的见解。
2017-06-27 cond-mat.quant-gas
A comparative study of deconvolution techniques for quantum-gas microscope images
针对量子气体显微镜图像因晶格位点间距接近衍射极限需高保真确定晶格占据的问题，对比三种去卷积算法在不同条件下的重建保真度，明确单原子探测极限并提供通用量化保真度。
2023-05-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.data-an
Single Impurity In Ultracold Fermi Superfluids
杂质作为实验探针在量子材料性质检测中的作用受到广泛重视。在这里，我们研究了一个单一的经典磁性杂质的超冷费米超流体中的效果。根据磁性杂质的形状和强度，磁性杂质可以在超流费米气体中诱导出单个或多个带隙束缚态。多个中间能隙态可能与超流体中的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）相的发展相一致。作为扫描隧道显微镜的一种模拟，我们提出了一种改进的RF光谱方法来测量局域态密度，它可以用来检测冷原子的这些态和其他量子相位。我们自洽的Bogoliubov-de Gennes计算的一个关键结果是，磁性杂质可以可控地诱导在目前可访问的实验参数的FFLO状态。
2011-07-07 cond-mat.quant-gas
Manipulating scattering of ultracold atoms with light-induced dissipation
最近已经表明，由于耗散引起的非保守力，原子对可以形成亚稳键[Lemeshko&Weimer，Nature Comm.4，2230（2013）]。在这里，我们研究了相互作用引起的相干布居捕获的动力学过程中负责形成耗散结合的分子。导出了激光作用下超冷原子间的有效耗散势，研究了散射态的时间演化。我们表明，绑定发生在短的时间尺度上的~10微秒，即使原子的初始动能显着超过的深度的耗散潜力。在目前的实验中，用超冷原子可以产生和检测具有预定键长和振动波函数的耗散束缚分子。
2013-07-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Fractional quantum Hall physics and higher-order momentum correlations in a few spinful fermionic contact-interacting ultracold atoms in rotating traps
采用数值和代数方法，研究了在一个快速旋转的二维简谐势阱中，几个自旋超冷中性费米子原子通过排斥接触势相互作用时的分数量子霍尔效应.超越了常用的二阶相关性在真实的配置空间，本文中的方法将有助于分析实验观测提供基准结果的$N$体自旋分辨，以及自旋分辨，动量相关性可测量的飞行时间实验与个人粒子探测。我们的分析表明，在$N$ -体关联中，具有良好魔角动量的少体最低朗道能级（LLL）态表现出固有的有序量子结构，类似于高磁场下半导体量子点领域中常见的旋转维格纳分子（WM）的有序量子结构.小扰动搅拌电位的应用诱导，在随后避免交叉，形成对称性破缺状态，表现出有序的双环结构，明确表现在单粒子密度分布的捕获粒子。远离交叉点，从微观哈密顿量的精确对角化得到的LLL态，被发现是由（1，1，1）Halperin两分量变分波函数很好地描述，也代表了自旋旋转WM。计算的LLL波函数的分析，使一个二维的广义Girardeau一维“费米子化”计划，最初调用玻色子型波函数映射到那些无自旋费米子。
2020-10-15 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
A Quantum Gas Microscope for Fermionic Atoms
强相互作用的费米子定义了所有密度下复杂物质的性质，从原子核到现代固态材料和中子星。超冷原子费米气体已经成为研究多费米子系统的原始平台。在这里，我们实现了一个量子气体显微镜的费米子$^{40}$ K原子被困在一个光晶格，它允许一个探针强关联费米子在单原子水平。我们将三维拉曼边带冷却与高分辨率光学器件相结合，以$95\%$以上的检测保真度同时冷却和成像单个原子。成像过程使每个原子主要处于其晶格位置的3D基态，邀请麦克斯韦恶魔的实现来组装低熵多体状态。费米子的单点分辨成像能够直接观测磁序，时间分辨测量粒子相关性的传播，以及检测多费米子纠缠。
2015-03-10 cond-mat.quant-gas
Detecting the entanglement of vortices in ultracold bosons with artificial gauge fields
利用精确对角化方法研究了具有人工规范场的二维玻色-哈伯德模型中涡旋的纠缠。我们提出了一个有效的哈密顿量的自旋自旋之间的相互作用的漩涡负责这种纠缠，并表明纠缠可以检测通过量子干涉的玻色子在涡旋中心实现使用拉曼耦合和量子气体显微镜。涡心之间的强玻色相干性来源于涡核中的电荷密度波序。它对涡旋钉扎强度的大范围变化具有鲁棒性，相干玻色子可以看作是存储在系统基态的量子比特。我们的建议提供了一个可行的方案，量子存储器存储量子比特有用的量子计算。
2018-10-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Giant cross section for molecular ion formation in ultracold Rydberg gases
研究了超冷里德伯气体中一个里德伯原子和一个基态原子的缔合电离。测得的散射截面比产生的分子的几何尺寸大三个数量级。这种反应动力学的巨大增强是由于里德伯电子介导的有效的定向质量输运.我们还发现总的非弹性散射截面由里德伯电子波函数的几何尺寸给出.
2015-03-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Tools for quantum simulation with ultracold atoms in optical lattices
经过多年的发展，超冷原子的量子模拟已经达到了可以用来研究复杂量子过程的成熟水平。规划新的实验和升级现有的装置，关键取决于对现有技术、其具体优点和局限性的广泛了解。本技术评论旨在提供一个最先进的综合纲要。我们讨论了基本原理，可用的技术及其当前的应用范围。本文着重介绍了利用光晶格实验模拟固体物理中各种现象的基本原理、所需技术和可获得的物理参数。我们概述了如何控制和使用与外部势和原子之间的相互作用，以及如何设计新的合成规范场和自旋轨道耦合。讨论了量子气体显微镜定点分辨技术的最新进展，描述了双电子原子物种量子模拟实验的独特之处。
2020-06-11 cond-mat.quant-gas
Phase sensitive measurements of order parameters for ultracold atoms through two particles interferometry
序参量的非平凡对称性在超冷原子和凝聚态系统的量子多体态中是至关重要的。冷原子的例子包括p波费希巴赫分子和d波费米子配对态，它们可以在哈伯德体系的光晶格中实现。在实验中识别这些状态需要测量纠缠对波函数不同分量的相对相位。我们提出并讨论了两种方案，这样的相敏测量的基础上，揭示在原子-原子或原子密度相关的两粒子干涉。我们的计划也可以用于相对相位测量的非平凡的粒子-空穴序参量，如d-密度波顺序。
2010-11-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
A pulsed ion microscope to probe quantum gases
量子气体显微镜的出现，使得超冷气体物质的原位探测达到了前所未有的空间分辨率。然而，对于所有基于线性光学的技术来说，在更小的长度尺度上研究现象以及探测三维系统，从根本上受到成像光波长的限制。在这里，我们报告的高分辨率离子显微镜作为一个多功能和强大的实验工具，调查量子气体。该仪器清楚地解决了原子的光晶格间距为$532\,\text{nm}$超过50个网站的视野，并提供了一个非常大的景深的数量级至少$70\,μ\text{m}$。通过一个简单的模型，我们从我们的数据中提取了一个大约为$200\,\text{nm}$的可实现分辨率的上限。我们展示了一种脉冲操作模式，在未来将使3D成像，并允许离子杂质和里德堡物理的研究。
2020-08-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Ultracold and dense samples of ground-state molecules in lattice potentials
我们在光晶格的存在下，在单个超精细能级上制备了接近量子简并态的旋转电子基态Cs 2分子的超冷且致密的样品。分子被单独捕获在光晶格阱的运动基态中，具有8 s的寿命。为了制备，我们从具有优化的双位点占据的零温度原子莫特绝缘体状态开始，并有效地将弱结合的二聚体分子在费什巴赫共振上结合。尽管Franck-Condon波函数重叠非常弱，但分子随后通过受激四光子过程以>50%的效率转移到旋振基态。我们的研究结果提出了一个关键的一步，产生玻色-爱因斯坦凝聚体的基态分子，当适当推广到极性异质结分子，如RbCs，实现偶极多体量子气相周期性电位。
2010-10-31 cond-mat.quant-gas
Microscopy of Ultracold Fermions in Optical Lattices
本文综述了利用量子气体显微镜研究光学晶格中费米-哈伯德模型的最新进展，涵盖格点分辨关联测量、极化子成像、输运与光谱实验、新型晶格与长程相互作用系统，以及超低温冷却协议。
2025-07-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Unveiling hidden structure of many-body wavefunctions of integrable systems via sudden expansion experiments
在贝特-安伯可积量子系统的理论中，快度扮演着重要的角色，因为它们被用来指定除了相位之外的多体状态。萨瑟兰对快速性的物理解释是，它们是量子气体膨胀到更大体积后的渐近动量，使其稀释且不相互作用。我们利用这张图片，使一个直接的连接到量，在突然膨胀实验与超冷量子气体。通过直接比较Bethe-anomaly和含时密度矩阵重整化群的结果，我们证明了一维Fermi-哈伯德模型的膨胀速度可以由初始态定义的占据快度分布来预测.奇怪的是，一个近似的贝特安解也适用于玻色-哈伯德模型。
2016-02-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Spatially-selective in situ magnetometry of ultracold atomic clouds
我们展示了高精度光学磁力计的新实现，它允许使用冷原子云进行空间选择性和空间分辨的原位测量。这些是通过使用成形的色散探测光束结合空间分辨平衡零差检测来实现的。两个磁力计序列进行了讨论：矢量磁力计，它产生的灵敏度两个数量级更好地相比，以前的实现和拉莫尔磁力计能够测量绝对磁场。本文讨论了矢量磁力仪单次测量精度与分析区域大小的关系，并给出了拉莫尔磁力仪磁场梯度测量精度的下限。最后，我们展望了如何动态捕获势结合选择性探测可以用来实现增强的量子模拟在量子气体显微镜。
2019-03-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Formation of Complex Discrete Time Crystals with Ultracold Atoms
研究在振荡原子镜驱动下两团超冷原子云系统，通过类Jastrow变分波函数证明强同种吸引相互作用导致离散时间平移对称性自发破缺，形成复杂离散时间晶体并引发对称性破缺级联。
2025-03-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of Non-Hermitian Skin Effect and Topology in Ultracold Atoms
非厄米趋肤效应（NHSE），本征波函数在开放系统边界的积累，是各种奇异性质的基础，违背了传统的智慧。虽然NHSE及其对能带拓扑和动力学的有趣影响已经在经典或光子系统中观察到，但它们在量子多体环境中的演示仍然难以捉摸。在这里，我们报告的实验实现的耗散Aharonov-Bohm链-一个非厄米拓扑模型与NHSE -在动量空间的两个组件的玻色-爱因斯坦凝聚体。我们确定了独特的签名NHSE的凝聚动力学，并执行布拉格光谱解析拓扑边缘状态对本地化的体状态的背景。我们的工作为进一步研究多体统计的相互作用和与NHSE的相互作用奠定了基础，是非厄米物理学量子控制和模拟的重要一步。
2022-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Spin controlled atom-ion inelastic collisions
中性原子间超冷碰撞的控制是一个广泛而成功的研究领域。开发的工具允许使用磁场、光场和碰撞粒子的自旋状态操纵等方法来管理超冷化学反应。超冷原子-离子碰撞中化学反应的控制是一个年轻而又不断发展的研究领域。最近，碰撞能和离子电子态被用来控制原子-离子相互作用。在这里，我们展示了自旋控制的原子-离子非弹性过程。在我们的实验中，自旋交换和电荷交换反应在超冷Rb-Sr $^+$混合物中由原子自旋状态控制。我们准备了一团处于单一超精细自旋态的原子云。原子和离子之间的自旋交换碰撞随后改变了离子的自旋。电子转移只允许（RbSr）$^+$在单重态流形中碰撞。初始化不同自旋状态的原子会影响碰撞波函数与单重态分子流形的重叠，因此也会影响反应速率。我们的实验表明，通过制备不同自旋态的原子，可以改变与理论预测一致的电荷交换率。
2017-09-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Design and assembly of a cavity microscope with high numerical aperture for quantum simulations
本文设计并组装了一台用于超冷原子量子模拟的腔显微镜，通过集成高精细度光学腔与高数值孔径透镜，实现了强耦合区下的多方向光学通道，兼容多种量子模拟应用。
2025-10-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Intertwined orders from symmetry projected wavefunctions of repulsively interacting Fermi gases in optical lattices
利用能量最小化方法研究了可以用光晶格中的超冷蒸汽模拟的排斥哈伯德模型的非常规强关联相，该方法采用变分前的量子数投影，不需要任何假定的序参量.在一个管状的几何光学plaquettes实现四腿阶梯哈伯德哈密尔顿，我们突出的纠缠的自旋，电荷，和对密度波嵌入在一个统一的d波超流背景。随着晶格填充的增加，该相从表现出螺旋磁性的均匀状态出现，并朝着掺杂的反铁磁体发展。同时也发现了长程d波配对关联的增强，并对二维团簇进行了数值试验。
2015-10-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Realizing multi-orbital Emery models with ultracold atoms
JILA, National Institute of Standards and Technology, Center for Theory of Quantum Matter, and Department of Physics, University of Colorado（JILA，美国国家标准与技术研究院，量子物质理论中心，科罗拉多大学物理系）
本文提出利用光学超晶格架构实现三轨道埃默里模型，通过操控轨道自由度模拟铜基材料带结构，并研究其热力学性质及抗磁性相关现象。
2026-04-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Probing Bardeen-Cooper-Schrieffer pairing and quasiparticle formation in ultracold gases by Rydberg atom spectroscopy
Universität Heidelberg（海德堡大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
提出利用里德伯杂质作为光谱传感器，通过功能行列式方法直接测量超流间隙，并揭示库珀对是否被破坏或完整捕获，建立了里德伯原子光谱作为强关联物质局部探针的方法。
2026-06-11 cond-mat.quant-gas
Accuracy of quantum simulators with ultracold dipolar molecules: a quantitative comparison between continuum and lattice descriptions
本研究定量比较了光学晶格中一维偶极玻色气体的连续描述与单带Bose-Hubbard晶格模型，发现在强DDI和高密度下连续系统无法重现晶格模型，需引入双带Hubbard模型减少偏差，为偶极量子模拟器校准提供指导。
2022-12-09 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Magnetically mediated hole pairing in fermionic ladders of ultracold atoms
掺杂反铁磁体中可移动载流子的配对在非常规超导性的出现中起着关键作用。在这些强关联材料中，配对机制通常被认为是由磁关联介导的，与传统超导体中的声子介导的相互作用相反。然而，对实际材料中潜在机制的精确理解仍然缺乏，并且在过去40年中一直推动着实验和理论研究。早期的理论研究建立了阶梯系统中掺杂剂之间的结合，其中理想化的理论玩具模型在阐明配对中发挥了重要作用，尽管存在排斥相互作用。在这里，我们实现了这一长期存在的理论预测，并报告了在量子气体显微镜设置中由于磁相关而观察到的空穴配对。通过工程掺杂的反铁磁梯子与混合维耦合，我们抑制泡利阻塞的孔在短的长度尺度。这导致结合能的急剧增加和对尺寸的减小，使我们能够观察到主要占据梯子的同一梯级的空穴对。我们发现一个空穴-空穴结合能的顺序上的超交换能，并在增加掺杂，我们观察到的空间结构对分布，表明排斥束缚空穴对之间。通过设计一种结构，在这种结构中，结合被强烈增强，我们描绘了一种新的策略，以增加超导性的临界温度。
2022-03-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Efficient shortcuts-to-adiabaticity for loading an ultracold Fermi gas into higher orbital bands of one-dimensional optical lattice
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；Shenzhen Research Institute of Sun Yat-Sen University（中山大学深圳研究院）
本研究提出了一种高效方法，通过优化晶格相位和动量分布，提升费米冷原子气体在光晶格中加载到更高轨道带的效率。
2025-03-05 cond-mat.quant-gas
Quantifying Quantum Computational Advantage on a Processor of Ultracold Atoms
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（合肥微尺度物质科学国家研究中心和中国科学技术大学物理科学学院）
研究通过超冷原子量子气体显微镜，对热化相中的Hubbard链和双腿阶梯进行采样，展示出在大规模系统中量子计算优势的实现，同时验证了热化相与多体局域化相的区分。
2026-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing information theoretic measures of nonlinear ultracold quantum gases using phase-space distributions
Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology（萨达尔·瓦拉巴伊国家理工学院）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）
利用Wigner和Husimi准概率分布，研究由Gross-Pitaevskii方程描述的谐振子陷阱Bose-Einstein凝聚体，通过计算Shannon熵、Wehrl熵、Rényi熵、Fisher信息等多种信息论度量，发现更强的排斥相互作用导致相空间离域化增强，且从Wigner到Husimi表示中非经典干涉被抑制。
2026-06-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Heavy polarons in ultracold atomic Fermi superfluids at the BEC-BCS crossover: formalism and applications
利用泛函行列式方法（FDA）研究了在玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）到BCS超流体的交叉点处，重杂质嵌入双组分费米气体中的系统. FDA是一种精确的数值方法，用于研究静态杂质浸入理想费米气体系统中Anderson \textquoteright正交突变（OC）的表现。在这里，我们将FDA扩展到BCS平均场波函数所描述的强相关超流体背景。与理想费米气体的情况相反，BCS超流体中的配对间隙阻止了OC，并导致光谱中的真正极化子信号。因此，我们的精确可解模型可以提供对极化子物理更深入的理解。此外，我们发现极化子谱可以用来测量超流对隙，在磁性杂质的情况下，子隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的能量。我们的理论预测可以用最先进的冷原子实验来检验。
2022-02-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Quantum gas microscopy for single atom and spin detection
超冷量子气体的一个特殊优势是可用的通用检测方法。由于它们基于原子-光相互作用，因此整个量子光学工具箱可以用于根据实验中要探索的特定科学问题定制检测过程。常见的方法包括飞行时间测量以获得气体的动量分布，使用腔以最小的扰动监测量子气体的全局特性，以及相位对比或高强度吸收成像以获得高密度设置中的局部真实空间信息。即使是局部探测每个原子的极限，也已经通过所谓的量子气体显微镜在二维空间中实现了。事实上，这些显微镜不仅彻底改变了晶格气体的检测，而且还改变了晶格气体的控制。在这里，我们提供了一个简短的概述，这种技术，突出了新的观测以及关键的实验，已启用量子气体显微镜。
2020-10-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Fibonacci optical lattices for tunable quantum quasicrystals
我们描述了一个准周期性的光晶格，通过物理实现的抽象切割和项目建设的基础上所有准晶。由此产生的潜力是一个推广的斐波那契平铺。对加载到这种晶格中的超冷原子的能量和波函数的计算表明，这种晶格具有多重分形能谱、奇异的连续动量空间结构和可控边缘态的存在。这些结果打开了大门冷原子量子模拟实验在可调或动态准晶势，包括拓扑泵浦的边缘状态和相位光谱。
2016-01-14 cond-mat.quant-gas
Measuring the single-particle density matrix for fermions and hard-core bosons in an optical lattice
光晶格中的超冷原子提供了范例量子晶格模型的干净、可调谐和良好隔离的实现。随着量子气体显微镜的出现，它们现在也提供了测量单个晶格位置的可能性。然而，尚未实现的是测量单粒子密度矩阵的那些元素，它们在占据基中是非对角的。在这里，我们提出了一个计划，以访问这些基本量的费米子以及硬核玻色子，并调查其准确性和可行性。该计划依赖于工程的一个大的有效的隧道之间的耦合遥远的晶格网站和协议，是基于测量网站的职业后，两个随后的淬火。
2019-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Transport of magnetically sensitive atoms in a magnetic environment
针对量子气体显微镜中大光学通道需求，本文提出在磁性原子跨真空腔体输运后直接测量并调节磁场，从而降低损失并提升蒸发冷却效率。
2025-05-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Exploration of doped quantum magnets with ultracold atoms
在过去的十年里，量子模拟器，特别是光晶格中的冷原子，已经成为研究强关联量子物质的有价值的工具。这些实验现在正在达到在数字上难以或不可能进入的制度。特别是他们已经开始履行承诺，这已大大有助于定义和塑造领域的冷原子量子模拟，即探索掺杂和挫折的量子磁体和搜索的起源高温超导的费米子哈伯德模型。尽管未来面临许多挑战，例如需要进一步降低实验可达到的温度，但已经出现了显着的研究。其中，一维系统中的自旋-电荷分离已被证明，二维系统中的扩展范围反铁磁性已被观察到，与现代大规模数值模拟的连接，并在有限掺杂下与微观试验波函数进行了前所未有的比较。在许多方面，该领域已经获得了新的领域，将旧的想法进行了新的测试，并为下一代物理学家提供了新的见解和灵感。本文的第一部分回顾了近年来费米-哈伯德模型的冷原子实现所取得的成果。在本文的第二部分中，考虑到场的阶段设置和当前状态，我们提出了冷原子探索的新方向：即混合维双层系统，其中电荷运动被限制在通过自旋交换保持耦合的单个层。我们提出了一种新的，强大的配对机制，在这些系统中，这使得形成的空穴对在实验上可访问的，达到高温。
2021-07-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
