A simple method for generating Bose-Einstein condensates in a weak hybrid trap
本文报道了一种新的用于制备$^{87}$ Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体的简单捕获方案。该方案采用了近红外单光束光偶极阱结合弱磁四极场用于磁光阱,以提高在轴向方向上的约束。通过在恒定磁场梯度下降低光偶极阱的激光强度,在这种弱混合阱中实现了对相变的有效强制蒸发冷却。
2010-12-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Realization of a chip-based hybrid trapping setup for $^{87}$Rb atoms and Yb$^{+}$ Ion crystals
本文提出并验证了一种集成平面原子芯片阱的离子阱芯片,实现了Yb$^{+}$离子晶体和$^{87}$Rb原子的混合囚禁,解决了原子-离子混合阱中的对准与独立调控难题。
2024-01-05 physics.atom-ph quant-ph
Production of large Bose-Einstein condensates in a magnetic-shield-compatible hybrid trap
我们描述了在一个由弱磁场四极和紧聚焦红外光束组成的混合阱中产生大的${}^{23} \mathrm{Na}$玻色-爱因斯坦凝聚体。小磁场梯度的使用使得阱与最先进的磁屏蔽兼容。通过利用灰糖蜜的深度冷却和高效率来改善初始陷阱加载条件,我们在小于$30 \; \mathrm{s}$的温度下产生由多达$7$百万个原子组成的凝聚体。
2018-03-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Efficient production of an 87Rb F = 2, mF = 2 Bose-Einstein condensate in a hybrid trap
我们在由四极磁场和单个光学偶极束组成的混合阱中实现了87 Rb在F=2、m_F=2超精细亚态的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。四极磁阱的对称轴与光束轴重合,这比以前的混合阱提供了更强的轴向约束。在14 μ K下从四极磁阱中加载2 × 10^6个原子到混合阱中后,我们进行了有效的强制蒸发,并在0.5 μ K和4 × 10^5个原子的温度下达到了BEC的开始。我们还获得了低于1 μ K的1 × 10^6原子的热云在一个纯粹的单光束光学偶极阱,斜降的磁场梯度蒸发冷却后的混合陷阱。
2015-02-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A hybrid ion-atom trap with integrated high resolution mass spectrometer
在这篇文章中,我们描述了我们的设计,建设和实施的离子原子混合系统,结合高分辨率飞行时间质谱仪(TOFMS)。磁光阱(MOT)中的钾原子($^{39}$ K)和线性Paul阱中的激光冷却的钙离子($^{40}$ Ca $^+$)在空间上重叠,并且组合阱与TOFMS集成用于径向提取和检测反应产物。我们还提出了一些实验结果显示之间的相互作用$^{39}$ K $^+$和$^{39}$ K,$^{40}$ Ca $^+$和$^{39}$ K $^+$以及$^{40}$ Ca $^+$和$^{39}$ K对。最后,我们讨论了在离子-原子混合体系中冷却CaH $^+$分子离子的前景。
2019-07-24 physics.atom-ph quant-ph
Production of a rubidium Bose-Einstein condensate in a hybrid trap with light induced atom desorption
我们报道了在一个简化的真空装置中产生铷玻色-爱因斯坦凝聚体。利用光致快速原子蒸气压调制技术,在超高真空条件下,获得了具有16秒中等保守寿命的大数目磁光阱。随后的蒸发冷却在混合磁四极加光偶极阱中分两个阶段进行。在这两个阶段中观察到高蒸发效率,并且具有多于10个$^5$原子的$^{87}$ Rb BEC可以可靠地产生,总蒸发时间仅为9.5秒。
2013-03-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Cold hybrid electrical-optical ion trap
本文提出将保罗阱与光镊结合的冷混合电-光离子阱,通过同步调制光偶极阱与射频电压抵消交变电场力,实现 nK 量级微运动温度与超过 300K 的阱深,为离子-原子冷碰撞和分子离子稳定囚禁提供新平台。
2025-06-03 physics.atom-ph quant-ph
Low-Dimensional Few-Body Processes in Confined Geometry of Atomic and Hybrid Atom-Ion Traps
我们发展了一种有效的方法来处理原子和混合原子-离子阱中的低维少体过程。该方法基于V. Melezhik提出的二维离散变量表示(DVR)中的分裂算子方法,用于求解少维含时薛定谔方程。本文简要回顾了超冷原子共振过程的应用,并讨论了我们在原子-离子混合系统中的最新研究结果。并对该方法在低维少粒子系统物理其它热点问题中的应用前景进行了展望。
2018-12-04 physics.atom-ph quant-ph
Operation of a Microfabricated Planar Ion-Trap for Studies of a Yb$^+$-Rb Hybrid Quantum System
为了研究原子离子与超冷中性原子的相互作用,对离子晶体的定位进行亚$μ$ m控制是非常重要的。为此,我们介绍了一个微型平面离子阱具有21个直流电极。离子阱由自制的FPGA电压源控制,该电压源向每个DC电极提供独立可变的电压。为了确保离子晶体相对于被捕获的中性原子的稳定定位,我们集成到整体设计中的一个紧凑的镜面磁光芯片陷阱(mMOT)的冷却和限制中性$^{87}$ Rb原子。本文介绍了原子-离子混合芯片、微加工平面离子阱,并利用离子阱晶体确定离子寿命、阱频率、离子定位和微动补偿精度。
2019-03-19 physics.atom-ph quant-ph
Cold atom-ion experiments in hybrid traps
在过去的5年里,物理学和化学的一个新领域已经发展起来,其中冷囚禁离子和超冷原子气体相互接触。将离子阱与中性原子阱相结合,为研究和实验提供了各种新的可能性。这些范围从冷原子-离子碰撞和原子-离子化学的研究到量子信息科学和凝聚态相关研究的应用。在本文中,我们对这一新领域作了简要介绍,并对其未来的发展前景进行了展望。
2013-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Ion-neutral sympathetic cooling in a hybrid linear rf Paul and magneto-optical trap
离子和中性原子之间的长程极化力导致大的弹性散射截面,例如,10^6 a.u. Na+对Na或Ca+对Na在冷和超冷温度下。这表明,混合离子中性阱应该提供一个原子或分子离子显着的交感冷却的一般手段。我们提出SIMION 7.0模拟结果的优点和限制的交感冷却内的混合陷阱装置,由一个线性的RF保罗陷阱同心与钠磁光阱(MOT)。本文探讨了各种加热机制对混合系统的影响,以及与MOT,Paul陷阱,离子数量和离子种类相关的参数如何影响交感冷却的效率。
2012-08-31 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Comment on "Measurement of a large Chemical Reaction Rate between Ultracold Closed-Shell ^{40}Ca Atoms and Open-Shell ^{174}Yb^{+} Ions Held in a Hybrid Atom-Ion Trap"
我们估算了$^{40}$ Ca - $^{174}$ Yb $^{+}$分子离子的辐射猝灭率,发现它低估了最近实验中报道的数值约5个数量级。我们对这一巨大差异的可能解释发表评论。
2012-11-21 physics.atm-clus physics.atom-ph
Sympathetic cooling in a mixture of diamagnetic and paramagnetic atoms
我们将镱的双色光偶极阱与铷的Ioffe-Pritchard型磁阱相结合,在实验上实现了超冷顺磁性铷原子和反磁性镱原子的混合阱。在这个混合阱中,通过与铷的弹性碰撞实现了五种不同的镱同位素的共振冷却。观察到镱同位素的质量上的种间碰撞截面的强烈依赖性。
2010-08-07 physics.atom-ph
Robust dynamical exchange cooling with trapped ions
我们从理论上研究了通过与预冷离子的瞬态相互作用使被囚禁的原子离子快速冷却的可能性。通过动态控制离子的平衡位置实现瞬态耦合。为了实现较短的冷却时间,我们通过应用基于不变式的工程来利用绝热的捷径。我们在设计这些器件时考虑了杂散磁场和陷波器频率偏移等缺陷。对于在我们的实验室中的当前操作的陷阱适当的设置,我们发现,可以实现强大的性能下降到$6.3$运动周期,包括$14.2\ \mathrm{μs}$的离子与$0.44\ \mathrm{MHz}$陷阱频率。这比在弱耦合状态下使用激光冷却可以实现的速度快得多,这使得这在量子计算的背景下成为有吸引力的方案。
2020-03-31 physics.atom-ph quant-ph
Compact setup for the production of $^{87}$Rb $|F = 2, m_F = +2\rangle$ Bose-Einstein condensates in a hybrid trap
我们提出了一个紧凑的实验装置的玻色-爱因斯坦凝聚的$^{87}$ Rb的$|F = 2, m_F = +2\rangle$状态。通过使用非平衡磁光阱获得预冷却的$^{87}$ Rb原子束,允许受控地将捕获的原子从第一真空室转移到科学室。在这里,原子被转移到一个混合的陷阱,通过重叠的磁四极阱与远失谐的光学陷阱与交叉光束配置,其中强制射频蒸发实现。最后的蒸发导致玻色-爱因斯坦凝聚,然后进行指数降低的光学陷阱深度。详细讨论了光阱光束的控制和稳定系统。该装置在50 s内可靠地产生了$|F = 2, m_F = +2\rangle$态的纯冷凝物,其中包括33 s的科学磁光阱加载和17 s的强制蒸发。
2016-08-10 physics.atom-ph physics.ins-det
Investigations of 2D ion crystals in a hybrid optical cavity trap for quantum information processing
本文提出静态电极与光学腔场结合的二维离子晶体混合囚禁方案,分析其构型稳定性、势垒和寿命,并指出其可用于阻挫自旋量子模拟及数十离子量子信息处理。
2023-08-18 physics.atom-ph quant-ph
Stark spectroscopy of Rydberg atoms in an atom-ion hybrid trap
本文报道了原子-离子混合阱中超冷原子的里德堡光谱,用于探测原子和离子混合物中的电场。我们得到的光谱表现出激发间隙对应于避免在斯塔克地图的能级交叉。从这些测量中,我们可以得出结论,基态原子经历高达250 V/cm的电场。然而,解释结果存在困难,因为一些数据表明电场是由离子产生的,而另一些数据表明它们来自保罗陷阱。我们讨论了可能的情况下解释测量数据,提供第一次测量检查这些情况下,并提出方法,最终解决这个难题。
2019-01-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
A misaligned magneto-optical trap to enable miniaturized atom chip systems
我们描述了位移,或错位,光束在基于反射镜的磁光阱(MOT),使便携式和小型化的原子芯片实验,光学访问仅限于一个窗口的应用。两种不同的几何形状的光束位移进行了研究:众所周知的“涡旋MOT”的变化,和其他一种新的“混合MOT”结合塞曼位移和纯光学散射力的分量。获得的光束几何形状类似于镜-MOT,使用平面镜表面,但具有更适合于平面系统的不同磁场几何形状。利用这些技术,我们分别在涡旋-MOT和混合-MOT中捕获了大约6个$\times 10^6$和26个$\times 10^6$原子的$^{85}$ Rb。对于涡旋MOT的原子直接冷却远低于多普勒温度,没有任何额外的子多普勒冷却阶段,而混合MOT的温度已被测量略高于多普勒温度限制。在这两种情况下,所获得的较低温度确保了便携式量子传感器和许多其他应用所需的捕获原子的量子行为。
2018-02-15 physics.atom-ph
High resolution probe of coherence in low-energy charge exchange collisions with oriented targets
利用磁光阱(MOT)中的激光器将Rb原子引入到取向态。再加上反冲离子动量谱(RIMS),这产生了一个独特的MOTRIMS设置,能够探测散射动力学,包括其相干性特征,具有前所未有的分辨率。该技术被应用于低能电荷交换过程Na $^+$ +Rb($5p_{\pm 1}$)$\rightarrow$ Na($3p,4s$)+Rb $^+$。测量结果揭示了碰撞相互作用的详细特征,这些特征被用来改进理论描述。所有这些都能够衡量直观图片预测最可能的捕获过渡的可靠性。
2013-06-18 physics.atom-ph
Electro-optical ion trap for experiments with atom-ion quantum hybrid systems
在原子、分子和光学(AMO)物理的发展中,原子-离子杂化系统的特征在于实验AMO工具箱中的一个新工具:原子-离子相互作用的存在。最先进的原子-离子实验中的主要限制之一是由保罗阱中离子动力学的微动分量表示,因为原子-离子碰撞中微动的存在导致防止原子-离子混合物经历相干演化的加热机制。在这里,我们报告的设计和模拟的一种新的离子捕获装置,特别是设想与超冷原子实验的集成。通过使用基于光场和静电场的组合的电光阱来实现离子约束,使得在离子的动力学中不存在微动分量。约束光场由在蝴蝶结腔的交叉处产生的深光晶格产生,而静电四极确保离子在正交于光晶格的平面中的约束。该装置还配备了一个保罗陷阱,用于冷却热原子束光电离产生的离子,两个离子陷阱的设计有利于将离子从保罗陷阱交换到电光陷阱。
2020-01-31 physics.atom-ph quant-ph
Hybrid quantum computation gate with trapped ion system
量子计算的混合方法同时利用离散和连续变量,这为相同的物理资源提供了更高密度的编码和处理能力。被囚禁的离子具有离散的内部状态和运动模式,可以在无限维希尔伯特空间中用连续变量描述,为这种方法提供了一个天然的平台。通用量子计算的非线性门可以用条件分束器哈密顿量$|e\rangle \langle e| ( a^{\dagger} b + a b^{\dagger})$来实现,该哈密顿量根据离子的内部状态交换两个运动模式的量子态。我们实现了这样一个门,并展示了它的应用量子态重叠测量,单次宇称测量,和NOON态的产生。
2019-08-27 physics.atom-ph quant-ph
Cooling of trapped ions by resonant charge exchange
两种最广泛使用的离子冷却方法是激光冷却和通过弹性碰撞(EC)的感应冷却。在这里,我们展示了另一种冷却离子的方法,该方法是基于被困离子和超冷母原子之间的共振电荷交换(RCE)。具体地,被捕获的Cs $^{+}$离子通过与共捕获的超冷Cs原子的碰撞以及分别通过与共捕获的超冷Rb原子的碰撞而冷却。我们观察到Cs原子对Cs $^{+}$离子的冷却比Rb原子对Cs $^{+}$离子的冷却更有效。这表明除了Cs-Cs $^{+}$情况下的弹性离子-原子碰撞通道之外,还存在一种冷却机制,即通过RCE冷却。通过实验确定了RCE的冷却效率,发现碰撞前冷却比EC冷却高两个数量级。这一结果为进一步研究原子-离子杂化系统中电子跳跃电荷输运提供了实验依据。
2018-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Charge transfer of polyatomic molecules in ion-atom hybrid traps: Stereodynamics in the millikelvin regime
本文在离子-原子混合阱中测量N₂H⁺与Rb的低温电荷转移速率,结合多参考从头计算揭示短程碰撞角度依赖性和分子形变对反应的影响,强调多原子效应与立体动力学的重要性。
2023-07-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
Impact of ion motion on atom-ion confinement-induced resonances in hybrid traps
研究了束缚在混合阱中的原子-离子量子混合物中的束缚诱导共振。具体地说,我们考虑一个离子被限制在一个依赖于时间的射频保罗陷阱与线性几何,而原子被限制到一个准一维光波导内的离子阱。我们评估了离子固有微动对共振位置的影响。因此,我们半经典地求解原子-离子动力学,即原子动力学由三维含时薛定谔方程控制,而离子运动由经典的Hamilton方程描述。我们发现,由振荡射频场提供的离子的能量可以影响共振位置显着。尽管如此,那些关于完美透射和反射的共振的特殊现象学仍然是可观察的。这些结果表明,离子的固有微动是无害的共振的发生,它的位置可以控制的射频场。这为在低空间维度中调节原子-离子相互作用提供了额外的手段。这项研究代表了含时陷阱中复合原子量子系统散射物理的一个重要进展。
2019-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Hybrid Trapping of Cold Atoms with Surface Forces and Blue-Detuned Evanescent Light on a Nanophotonic Waveguide
Humboldt Universität zu Berlin(柏林洪堡大学)
利用表面力和蓝移倏逝光在光子波导上实现冷原子的混合捕获,实现了长存储时间和高相干时间,为中性原子量子技术提供新机遇。
2025-09-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Measurements of trapped-ion heating rates with exchangeable surfaces in close proximity
来自离子阱电极表面的电场噪声耦合到离子的电荷,导致离子运动模式的加热。这种加热限制了在量子信息处理实验中实现的量子门的保真度。从表面产生电场噪声的确切机制还没有得到很好的理解,仍然是一个活跃的研究领域。在这项工作中,我们详细的实验旨在测量离子运动加热速率与可交换的表面定位在靠近离子,作为电场噪声的传感器。我们已经准备了各种表面条件的样品,其特征在于在原位扫描探针显微镜和电子光谱,范围内的清洁度和结构顺序。然而,加热速率数据显示,探测的不同表面之间没有显著差异。这些结果表明,电场噪声从表面的驱动机制是由于不仅仅是热激发。
2017-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Observation of Cold Collisions between Trapped Ions and Trapped Atoms
我们展示了一个双阱系统,非常适合于研究被困离子和被困原子之间的冷碰撞。使用Yb $^+$离子被限制在一个保罗陷阱和Yb原子的磁光阱,我们研究了几种同位素的碰撞能量下降到400 neV(5 mK)的电荷交换碰撞。在原子极化率为143 a. u时,测量的$6 \times 10^{-10}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$的速率系数在碰撞能量的四个数量级上是常数,与半经典Langevin模型的结果符合得很好.
2009-02-04 physics.atom-ph
Light-induced, fictitious magnetic trapping of cold alkali atoms using an optical tweezers-nanofiber hybrid platform
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University(冲绳科学技术大学院大学);Imperial College London(伦敦帝国理工学院)
该研究利用光学镊子-纳米纤维混合平台,通过光诱导虚拟磁场实现冷碱金属原子的磁陷阱,实现了对原子位置、深度和频率的调控,为量子技术应用提供支持。
2026-01-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photon-mediated charge-exchange reactions between 39K atoms and 40Ca+ ions in a hybrid trap
我们提出了在混合原子-离子阱中激光冷却的钾$^{39}$ K原子和钙$^{40}$ Ca $^+$离子之间电荷交换的实验证据,并对观测结果给出了定量的理论解释。将$^{39}$ K原子和$^{40}$ Ca $^+$离子分别保持在磁光(MOT)和线性Paul阱中。两种物质的荧光检测和高分辨率飞行时间质谱用于确定作为时间函数的$^{40}$ Ca $^+$离子的剩余数目、$^{39}$ K $^+$离子的增加数目和$^{39}$ K数目密度。通过交替MOT和$^{40}$ Ca $^+$冷却灯的周期来保证同时阱操作,从而避免了$^{40}$ Ca $^+$冷却灯对$^{39}$ K的直接电离。我们表明,K-Ca $^+$电荷交换速率系数随着$^{39}$ K数密度从零线性增加,并且令人惊讶地,随着处于4 π,$^2$ P $_{1/2}$电子激发态的$^{40}$ Ca $^+$离子的分数线性增加。结合我们的理论分析,我们得出结论,这些数据只能解释为一个过程,开始与钾原子在其电子基态和钙离子在其激发的4p 1,$^2$ P $_{1/2}$状态产生基态$^{39}$ K $^+$离子和亚稳态,中性Ca 1,(3d 4p $^3$ P $_1$)原子,释放只有150厘米$^{-1}$等效相对动能。基态或激发态$^{39}$ K和基态$^{40}$ Ca $^+$之间的电荷交换小到可以忽…
2020-04-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Millikelvin Reactive Collisions between Sympathetically-Cooled Molecular Ions and Laser-Cooled Atoms in an Ion-Atom Hybrid Trap
报道了在离子-原子混合阱中,共振冷却的分子离子与激光冷却的原子之间的冷反应碰撞。在平均碰撞能量/k > 20 mK的条件下研究了化学反应<Ecoll>,这比以前用分子离子进行的实验低了大约两个数量级。以N2+ +Rb为典型体系,发现反应的反应速率与碰撞能无关,但强烈地依赖于Rb的内部状态。在激发态(5 p)2 P3/2下观察到比朗之万速率快4倍的高效电荷交换。这种观察是合理的捕获过程中占主导地位的电荷-四极相互作用和近共振之间的入口和出口通道的反应。我们的研究结果提供了一个测试的经典模型的分子离子反应在最低的能量达到迄今为止。
2012-08-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Generation of hybrid entanglement between a mirror and a trapped ion
我们提出了一个方案,腔辅助产生的混合纠缠之间的一个移动的镜子属于一个光机械腔和一个单一的被困离子位于第二腔。由于辐射压力,移动反射镜可能与其中一个腔场纠缠。此外,通过利用离子的内部自由度调谐第二腔场,可以独立地产生腔场/离子的纠缠态。从每个腔泄漏的字段,然后合并在一个分束器,并通过方便放置的光电探测器检测出射光子后,我们表明,它是可能产生的纠缠态的移动镜和单个被困离子子系统。在我们的方案中,产生的态是混合纠缠态,在这个意义上,它们是由离散(Fock)态和连续变量(相干)态。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Multi-hour stable trapping and threshold steady state of non-laser-coolable ions with ultracold atoms in a hybrid trap
Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
该研究利用混合阱中超冷原子的共振电荷交换冷却,实现非激光冷却铯离子6小时稳定囚禁与阈值稳态,突破混合原子-离子系统局限,为相关领域拓展研究提供支撑。
2026-08-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Toward hybrid quantum simulations with qubits and qumodes on trapped-ion platforms
本文探索在离子阱平台上结合量子比特与量子模进行混合量子计算,通过数值模拟验证高保真混合门与测量,并以Jaynes-Cummings-Hubbard模型为例研究实时演化与变分基态制备,为凝聚态及粒子核物理应用提供基础。
2025-06-16 hep-lat nucl-th physics.atom-ph
Rapid Exchange Cooling with Trapped Ions
针对QCCD架构中协同冷却的速率瓶颈,提出交换冷却方法,利用激光冷却的冷却剂离子快速冷却计算离子,实验证明输运时间仅107微秒,移除超96%轴向能量,验证单种类处理器可行性。
2024-02-05 physics.atom-ph quant-ph
Synthesis of mixed hypermetallic oxide BaOCa$^+$ from laser-cooled reagents in an atom-ion hybrid trap
已经在等离子体条件下研究了式VIII的超金属碱土(M)氧化物,这妨碍了对其形成机制的深入了解。在这里,我们提出了应用新兴技术在超冷物理合成的混合超金属氧化物,BaOCa $^+$。这些方法,增强了高层次的电子结构计算,允许详细调查的键合和结构,以及其形成的机制,通过无障碍反应的Ca $(^3P_J)$与BaOCH $_{3}^+$。进一步调查的反应动力学作为碰撞能量的函数在0.005 K至30 K的范围内和个人的钙精细结构水平相比,有利的计算基于远程捕获理论。
2017-09-07 physics.atom-ph physics.chem-ph
Improving entanglement generation rates in trapped ion quantum networks using nondestructive photon measurement and storage
长距离量子信息处理将需要集成不同的技术,以形成结合多个量子系统的优势的混合架构。在这项工作中,我们提出了一种混合网络架构,旨在提高量子网络的纠缠率的基础上捕获的离子。被捕获的离子是作为网络节点的优秀候选者,但是光子损失使得长距离联网变得困难。为了克服一些损失,并扩大基于离子阱的网络的范围,我们提出包括基于中性原子的非破坏性单光子探测和单光子存储在网络节点之间,形成一个混合网络。这项工作建立在最近证明的光学频率转换的单光子发射的被困离子。我们得出的平均两个节点的纠缠率为这个建议的网络架构作为距离的函数。使用合理的实验参数,我们表明,这个拟议的量子网络可以产生远程纠缠率高达100倍以上的等效均匀网络在近红外和C波段波长的距离高达50公里。
2021-03-24 physics.atom-ph quant-ph
Cold reactive and non-reactive collisions of Li and Rb with C$_2^-$: implications for hybrid trap experiments
本文从理论上研究了Li和Rb原子与C $_{2}^{-}$的冷反应和非反应碰撞。用扩展基组的CASSCF/ic-MRCI+Q方法计算了Li-C $_{2}^{-}$和Rb-C $_{2}^{-}$体系的单重态和三重态势能面.势能面,然后使用调查的关联脱离反应,并计算旋转非弹性截面的紧耦合方法。讨论了核关联对势能面的影响,并估算了冻结碳原子$1s$轨道对碰撞截面的影响.的Rb-OH $^{-}$系统和混合陷阱实验的应用程序所获得的结果进行了比较,探索。此外,我们讨论了对C $_{2}^{-}$负离子进行多普勒测温的可能性,并研究了涉及激发态的碰撞过程。交感冷却实验的影响进行了讨论。
2019-04-09 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Ion-neutral chemistry at ultralow energies: Dynamics of reactive collisions between laser-cooled Ca^+ ions and Rb atoms in an ion-atom hybrid trap
在离子-原子混合阱中研究了激光冷却Ca^+离子与Rb原子的冷化学反应。在碰撞能< E_{coll} >/kB = 20 mK-20 K范围内测定了反应的反应速率常数。在使用单个局域化Ca^+离子的实验中,能量最低。使用共振激发质谱法研究产物分支比。利用CaRb^+势能曲线的高级量子化学计算和辐射通道的量子散射计算,分析了该体系中反应过程的动力学(非辐射和辐射电荷转移以及导致CaRb^+分子离子形成的辐射缔合)。对于目前的低能散射实验,它表明,反应速率常数的能量依赖性是由长程相互作用与经典的朗之万模型,但它们的大小是由短程非绝热和辐射耦合,只有弱依赖于渐近能量。碰撞的量子特性的预测表现在发生狭窄的形状共振在定义明确的碰撞能量。目前的结果突出了冷离子中性反应碰撞中的普遍和系统特定的现象。
2013-02-19 physics.atom-ph physics.chem-ph
Light-assisted ion-neutral reactive processes in the cold regime: radiative molecule formation vs. charge exchange
本文对激光冷却的Ca+离子与Rb原子在离子-原子混合阱中的冷反应碰撞进行了实验和理论研究。我们观察到丰富的化学动力学解释的非绝热和辐射电荷交换,以及辐射分子的形成,使用高层次的电子结构计算。我们研究了光辅助过程的作用,并表明在激发反应通道中,占主导地位的化学途径的效率大大提高。我们的结果说明了辐射和非辐射过程的重要性,发生在离子-原子混合陷阱的冷化学。
2011-10-20 physics.atom-ph physics.chem-ph
Coupling trapped ions to a nanomechanical oscillator
本文实现了一种将金属纳米线与激光冷却囚禁离子耦合的混合系统,展示了共振与非共振耦合及离子相干运动激发,为离子-机械混合量子系统和双向协同冷却开辟了新途径。
2023-12-01 physics.atom-ph quant-ph
Laser Cooling of Trapped Ions in Strongly Inhomogeneous Magnetic Fields
混合陷阱的中性粒子和离子的同时限制最近出现的多功能工具,研究这些物种之间的相互作用,在非常低的温度。这种陷阱依赖于不同类型的外部场的组合来限制任何一种物种,这就提出了单个陷阱之间相互作用的问题。在这里,一个强烈的不均匀磁场用于捕获中性粒子的捕获和激光冷却的射频离子阱中的单个Ca $^+$离子的影响进行了理论研究,使用分子动力学模拟的基础上多级速率方程。不均匀的磁场耦合离子运动的不同分量,并引入位置相关的塞曼分裂。尽管如此,仍然发现激光冷却有效地工作,因为离子沿着其轨迹采样不同的磁场强度和方向。偏移两个陷阱的中心会产生线性磁场梯度,因此需要多个激光器来解决塞曼分裂的结果范围,以确保有效的冷却。本研究产生详细的见解,在相结合的磁场和射频电场相关的混合捕获实验的表征和优化的离子冷却动力学。
2022-12-22 physics.atom-ph physics.chem-ph
The design of an experimental platform for hybridization of atomic and superconducting quantum systems
混合量子系统有可能缓解当前开发可扩展量子计算机的挑战。特别令人感兴趣的是原子和超导量子比特之间的杂交。我们展示了一种新颖的实验装置,用于在毫开尔文低温环境中转移和捕获超冷原子,在那里可以建立原子和超导量子比特之间的相互作用,为混合量子系统铺平了道路。$^{87}\text{Rb}$原子在传统的磁光阱中制备,并通过磁性传送带传送到具有光学通路的UHV兼容稀释制冷机中。我们将寿命为794秒的$5\times10^{8}$原子存储在毫开尔文阶段附近。
2019-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Associative ionization in a dilute ultracold $^7$Li gas probed with a hybrid trap
本研究利用离子-原子混合阱探测超冷$^7$Li气体中的缔合电离过程,明确了Li$_2^+$与Li$^+$的生成及转化机制,揭示了超冷稀化气体中共振激发引发的重要分子动力学过程。
2024-11-02 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-ph
Comment on ``Using Fermi Statistics to Create Strongly Coupled Ion Plasmas in Atom Traps''
计算了超冷离子的费米子交换能。它示出,这种效果允许增加离子耦合在陷阱中的约一个数量级相比,经典的情况。
2001-09-28 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Single-shot conditional displacement gate between a trapped atom and traveling light
Faculty of Science and Engineering, Waseda University(早稻田大学理工学部);RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)(理化学研究所量子计算中心);Corporate Laboratory, Toshiba Corporation(东芝公司企业实验室);Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore(新加坡国立大学材料科学与工程系)
本文提出利用光学腔实现单次条件位移门,通过原子与光子的协同驱动实现混合系统通用控制,同时推导了包含腔体损耗和原子衰减的简洁门模型。
2025-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Chemical Reaction of Ultracold Atoms and Ions in a Hybrid Trap
冷离子和原子之间的相互作用已经被提出用于实现量子门\cite{Idziaszek2007},探测量子气体\cite{Sherkunov2009},观察新的电荷输运动力学\cite{Cote2000},以及同情冷却不能被激光冷却的原子和分子系统\cite{Smith2005,Hudson2009}。此外,冷离子和原子之间的化学反应是现代天体物理学的基础,包括恒星、行星和星际云的形成\cite{Smith1992}、弥漫的星际带\cite{Reddy2010}和早期宇宙\cite{Stancil1996b}的后复合时代。然而,正如参考文献9和10所指出的,在这些现代原子物理实验和星际环境中,在低温下离子-原子相互作用的实验数据和理论描述仍然很大程度上缺失。在这里,我们观察到的超冷$^{174}$ Yb $^+$离子和$^{40}$钙原子之间的化学反应举行的混合陷阱。我们的措施,并从理论上重现,化学反应速率常数$ \rm \bf K =(2\pm1.3)\times10^{-10} cm^{3}s^{-1}$为$ \rm \bf 1 mK \leq T \leq 10 K$,四个数量级高于其他杂合情况下报告。我们还提供了一个可能的解释,在这个和其他系统的辐射关联过程的典型的理论预测和测量之间的明显矛盾。
2011-04-28 astro-ph.GA physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold hybrid ion-atom systems
激光冷却囚禁离子和超冷原子的混合系统是近年来量子物理基础研究的新平台。本文综述了离子-原子冷杂化系统的理论和实验研究进展,旨在结合这两个成熟领域的最佳特性。我们提供了一个广泛的概述的理论描述的离子原子混合物及其应用,并报告在实验中的进展与保罗或偶极陷阱与冷原子云重叠,并与离子直接产生的玻色-爱因斯坦凝聚体捕获的离子。我们从微观模型开始,描述电子结构,相互作用和碰撞物理的离子-原子系统在低温和超低温下,包括辐射和非辐射电荷转移过程和它们的控制与磁可调费什巴赫共振。然后,我们描述了相关的实验技术和混合系统的内在性质。特别地,我们讨论了离子在Paul阱中的微运动对离子-原子杂化系统的影响。接下来,我们回顾了最近的建议,使用离子浸没在超冷气体研究冷碰撞,化学,多体物理,量子模拟,量子计算和它们的实验实现。在最后一部分中,我们重点讨论了分子离子通过自发辐射缔合、光缔合、磁缔合和交感冷却的形成。讨论了冷分子离子在冷控化学和精密光谱学中的应用和前景。
2019-08-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph