Dynamical Realization of Macroscopic Superposition States of Cold Bosons in a Tilted Double Well
给出了倾斜双势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的量子晃动的精确表达式。通过井之间的小电势差或倾斜来抑制隧穿。然而，当势垒高时，对于倾斜的临界值发生隧穿共振。在共振时，10-100 ms量级的隧穿时间是可能的。此外，这种倾斜共振导致一个动力学计划，用于创建少体NOON样的宏观叠加态，这些叠加态受到多体波函数的保护，不受潜在波动的影响。
2010-05-05 cond-mat.other quant-ph
Realization of cold atom gyroscope in space
本研究利用中国空间站上的原子干涉仪，通过压电反射镜补偿转速、在轨校准等技术，首次实现空间冷原子陀螺仪，测得的旋转结果与空间站经典陀螺仪数据相符，为空间高精度冷原子陀螺仪发展奠定基础。
2024-09-14 physics.app-ph physics.atom-ph physics.pop-ph
Experimental realization of a Rydberg optical Feshbach resonance in a quantum many-body system
超冷原子气体中的费什巴赫共振导致了原子物理学中一些最重要的进展。它们不仅能够在BEC-BCS交叉机制中进行开创性的工作[1]，而且还广泛用于超冷分子的缔合[2]，导致形成分子玻色-爱因斯坦凝聚体[3，4]和超冷偶极分子系统[5]。在这里，我们演示了使用超远程里德伯分子的光学费什巴赫共振的实验实现[6]。我们通过调整淬火成深光晶格的量子多体系统的恢复时间来展示它们的实际用途。我们的研究结果为里德伯光学费什巴赫共振开辟了许多应用，因为超长程里德伯分子对几乎所有的原子种类都有丰富的可用共振。其中最有趣的前景是通过耦合到三聚体和四聚体分子状态来实现真正的三体和四体相互作用[7]。
2017-12-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Decoherence Effects Break Reciprocity in Matter Transport
量子态的退相干定义了量子世界与经典物理之间的过渡。退相干或类似的量子力学坍缩事件提出了关于量子力学解释的基本问题，并且在技术上是相关的，因为它们限制了量子计算机执行的相干信息处理。我们已经发现，过渡区能够实现一种新型的物质传输。应用这一发现，我们提出了纳米器件中的退相干，随机量子跳跃建模，产生根本上新颖的现象，通过中断的酉动力学的电子波包。具有介观长度尺度的非中心对称导体作为两端整流器具有独特的性质。在这些器件中，巡游电子与杂质作为电子捕获中心的非弹性相互作用导致了一种新的稳定状态，其特征在于两个引线之间的部分电荷分离，或者在闭合电路中产生持续电流。因此，量子世界和经典世界之间的界面为实现一类新的介观电子器件提供了一种新的传输机制。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Higher symmetry breaking and non-reciprocity in a driven-dissipative Dicke model
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校挑战量子计算研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究揭示了驱动-耗散迪克模型中高对称性破缺与非互易性行为，通过光机械响应分析，发现不同n值下的相图特征，包括对称性破缺超辐射相、非互易力导致的不稳定相及一阶相变。
2026-03-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Topology-Induced Spontaneous Non-reciprocal Pumping in Cold-Atom Systems with Loss
我们提出了一个现实的冷原子量子设置的非平凡能带拓扑诱导非互易泵浦。这是一个有趣的非厄米特现象，说明了拓扑结构，当辅助原子损失，可以作为一个“开关”的非厄米特趋肤效应（NHSE），而不是作为一个被动的属性，是由NHSE修改。特别是，我们提出了一个晶格振动的情况下，实现一个二维的冷原子平台，其中非互易性仅在存在的原子损失和拓扑本地化由于时间反演对称性破缺。这种自发的非互易泵浦表现为不对称的动力学演化，沿系统边缘的原子布居检测。我们的研究结果可能会引发在非互易原子电子学中的应用，其中损耗和拓扑机制合谋控制原子输运。
2019-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental realization of stimulated Raman shortcut-to-adiabatic passage with cold atoms
在从量子信息处理到高精度测量的现代科学的许多领域中，量子系统的精确控制是基本要求。量子控制中一个非常重要的目标是尽可能快地准备好所需的状态，并在可用资源和实验约束的允许下具有足够高的保真度。受激拉曼绝热通过（STIRAP）是实现高保真态转移的一种鲁棒方法，但它需要足够长的操作时间来满足绝热标准。在这里，我们从理论上提出，然后实验证明一个捷径绝热协议，以加快STIRAP。通过修改拉曼脉冲的形状，我们实验上实现了一个快速和高保真的受激拉曼捷径绝热通道，对控制参数的变化是强大的。这里展示的全光、鲁棒和快速协议为控制量子系统提供了一种有效和实用的方法。
2016-05-17 quant-ph
Realization of Landau-Zener Rabi Oscillations on optical lattice clock
本研究针对冷原子中此前未观测到Landau-Zener Rabi振荡的问题，通过补偿钟激光漂移、优化参数，在锶光晶格钟平台测得该振荡，其平台时长为其他平台的10⁴倍，且相消LZ干涉可抑制退相，助力冷原子量子态操控。
2024-08-19 physics.atom-ph quant-ph
Numerical Realization of Dynamical Fermionization and Bethe Rapidities in a cold quenched Bose gas
本研究通过数值模拟冷李-林iger玻色气体的盒到盒膨胀，利用量子蒙特卡洛方法观察贝特快度和动力学费米化现象，揭示强关联量子系统的非平衡动力学特性。
2024-03-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
A cold-atom quantum simulator for SU(2) Yang-Mills lattice gauge theory
非阿贝尔规范理论在粒子物理的标准模型中起着重要的作用，它揭示了一个部分未被探索的令人兴奋的物理现象世界。在这封信中，我们提出了一个非阿贝尔格点规范理论- SU（2）Yang-Mills在1+1维中的实现，使用超冷原子。值得注意的是，与以前的建议相反，在我们的模型中，规范不变性是角动量守恒的直接结果，因此是基本的和鲁棒的。我们的建议可以作为更高维实现的起点。
2012-11-15 cond-mat.quant-gas hep-lat hep-th
Active optical frequency standards using cold atoms: perspectives and challenges
我们考虑各种方法来创建一个高稳定性的有源光学频率标准，其中原子系综本身产生一个高度稳定和准确的频率信号。在现代光学频率标准系统中，这种标准的短时频率稳定性可以克服稳定于宏观腔的激光器的稳定性。其主要思想是创建一个“超辐射”激光器工作在坏腔制度，其中腔场的衰减率显着超过激光跃迁的退相干率深。实现有源光频标的两种主要方法已经被提出：光晶格激光器和原子束激光器。我们考虑这些和一些替代方法，并讨论了必要的原子系综的参数，以达到计量相关水平的短时间频率稳定性，以及各种影响和主要挑战的关键实际实现。
2015-03-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Topological Insulators and Metals in Atomic Optical Lattices
我们提出了用囚禁在光晶格中的冷原子实现拓扑量子态的方法。我们讨论了一个实验装置，产生一个二维六角晶格中存在的光诱导的周期性矢量势，这代表了实现的Haldom模型与冷原子。我们从理论上确定了观察拓扑状态所需的条件，并表明其中两个关键条件是：1）实现尖锐的边界和2）最小化任何光滑变化的组件的限制潜力。我们认为，与凝聚态对应物不同，冷原子拓扑量子态可以i）“看到”，通过映射出特征手征边缘态，ii）控制，通过控制周期矢量势和限制势的性质。
2009-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exponentially enhanced sensing through non-reciprocal light propagation
通过非 reciprocal 光传播实现指数增强的传感，利用电光频率梳中的两个 HN 链实现高 SNR 的微小扰动检测。
2026-11-11 physics.optics quant-ph
Quantum Hall Physics with Cold Atoms in Cylindrical Optical Lattices
提出并研究了光晶格中费米冷原子圆柱几何上的哈伯德模型的各种实现。圆柱形光晶格是由共同传播的拉盖尔-高斯光束，即~携带轨道角动量的光束。通过光束的强聚焦，我们以环的形式创建了一个真实的空间光晶格，其在能量上是偏移的。然后，第二组拉盖尔-高斯光束在这些环之间引起拉曼跳跃，印刻对应于合成磁场（人造规范场）的相位。此外，通过旋转晶格势，我们实现了一个缓慢变化的通量通过孔的圆柱，这使我们能够探测系统的霍尔响应作为实现Laughlin的思想实验。我们研究如何在这种设置中观察到存在相互作用的分数量子霍尔物理。
2015-10-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
How to make a quantum black hole with ultra-cold gases
在光晶格上实现量子场论是量子模拟的一个重要课题。我们认为，这样的努力将导致量子黑洞的实验实现。其基本思想是通过全息原理构造与量子引力系统等价的非引力系统。这里的“等同”意味着两种理论甚至在原则上也不能区分。因此，如果全息原理是正确的，那么我们可以通过在光晶格上设计非引力系统来创造实际的量子黑洞。在本演示中，我们考虑最简单的例子：Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型。我们设计了一个利用超冷费米子原子如锂-6来建立SYK模型的实验方案。
2017-09-21 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
A proposal for continuous loading of an optical dipole trap with magnetically guided ultra cold atoms
用非耗散阱（如光偶极阱）捕获运动的原子，需要除去原子多余的动能。在这篇文章中，我们发展了一种机制，以收获超冷原子从引导原子束到一个光学偶极阱，通过消除他们的定向动能。我们提出了一个连续的加载方案，这是通过减速的磁势垒，然后通过光泵能量最低的塞曼子级。我们从理论上研究了该方案在超冷铬原子从磁引导原子束转移到深光学偶极阱中的应用。我们讨论了一个合适的磁场配置的实现。通过对加载过程的数值模拟，分析了该加载方案的可行性和有效性。
2009-12-11 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg excitation of trapped cold ions: A detailed case study
我们提供了一个详细的理论和概念研究计划的实验，激发里德堡态的离子被困在一个保罗陷阱。最终目标是利用里德伯离子之间的强态依赖相互作用来实现量子信息处理协议和模拟强相互作用自旋系统的动力学。我们强调这种方法的承诺时，结合高度的控制和读出的量子态在被困离子晶体与新颖的和快速的门计划的基础上相互作用的巨大里德伯原子的偶极矩。我们讨论了预期的理论和实验挑战的方式实现。
2011-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Realization of Two-Dimensional Spin-orbit Coupling for Bose-Einstein Condensates
具有激光诱导自旋轨道（SO）相互作用的冷原子为探索固体自然条件之外的新量子物理提供了有趣的新平台。最近的实验证明了玻色子和费米子气体的一维SO耦合。然而，实现二维SO相互作用，一个更重要的任务，仍然非常具有挑战性。在这里，我们提出并实验上实现，第一次，二维SO耦合和拓扑带与$^{87}$ Rb简并气体通过最小的光学拉曼晶格方案，而不依赖于相位锁定或微调的光学势。研究了二维和一维SO耦合之间的可控交叉，通过测量动量空间中的原子云分布和自旋织构，观察到了SO效应和非平凡能带拓扑.我们实现的二维SO耦合具有加热小和拓扑稳定性的优点，为冷原子研究奇异量子相，包括备受追捧的拓扑超流相开辟了广阔的途径。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Single-Photon-Level Quantum Image Memory Based on Cold Atomic Ensembles
成功发展量子信息网络的重要一步是在单光子水平上将光存储在物质中。在高维光子态中编码光子可以显著增加它们的信息承载能力。到目前为止，还没有任何关于在真正的单光子水平上存储图像的报道，实现能够记录单光子形状的量子存储器是一项具有挑战性的工作。在这项工作中，我们报告的第一个实验实现存储一个真正的单光子携带的轨道角动量通过电磁诱导的透明度在冷原子系综和检索后，一个给定的存储时间。我们不仅实验证明了单光子的性质的保存，而且还显示了很好的相似性的空间结构的输入和检索的光子。更重要的是，我们还证明了使用Sagnac干涉仪存储过程中的单光子的相干性的保存。在单光子水平上存储空间结构的能力为实现高维量子存储器提供了可能性。
2013-06-20 quant-ph
Experimental realization of a momentum-space quantum walk
我们报告了一个离散时间量子行走，使用超冷铷-87原子的动量作为行走空间和两个内部原子态作为硬币自由度。行走的每一步都由抛硬币（微波脉冲）和单位移位算子（共振棘轮脉冲）组成。我们对各种参数的影响进行了全面的实验研究，包括移位操作的强度、硬币参数、噪声和系统的初始化对行走行为的影响。在我们的实验中可以很好地控制行走动力学，潜在的应用包括原子干涉和工程不对称行走。
2019-04-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Higher-order Brunnian structures and possible physical realizations
我们考虑少体束缚态系统，并提供精确的定义Borromean和Brunnian系统。最初的概念已经有一百多年的历史了，起源于数学的纽结理论，纯粹是几何上的考虑。大约三十年前，它们被推广并应用于自然界中系统的约束。现在看来，最近推广到高阶Brunnian结构可能会实现实验室制造或自然发生的系统。以结合能为测度，讨论了在原子核、冷原子和凝聚态系统中物理实现的可能性。外观不排除。然而，相互作用的形式和强度都必须相当特殊。目前最有希望的子领域的搜索将是在冷原子，因为外部控制的有效相互作用，或可能在凝聚态系统与非本地的相互作用。在晶核中，由于缺乏可调性，这只能是运气。
2014-02-13 math.GN math.GT nucl-th
Cold Matter Assembled Atom-by-Atom
实现大规模完全可控的量子系统是现代物理科学中令人兴奋的前沿。我们使用原子的原子组装，实现一个新的平台，确定性制备定期阵列的单独控制的冷原子。在我们的方法中，测量和反馈过程消除了熵与概率陷阱占用和结果在缺陷的无阵列超过50个原子在不到400毫秒。该技术是基于快速，实时控制100光镊，我们用它来安排原子在所需的几何图案，并保持这些配置，通过替换丢失的原子与过剩的原子从水库。这种自下而上的方法使得能够对用于量子信息处理、量子模拟和精确测量的可缩放多体系统进行受控工程。
2016-07-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Atoms trapped by a spin-dependent optical lattice potential: realization of a ground state quantum rotor
在六角对称的二维自旋相关光晶格势作用下，冷原子气体中被囚禁的原子围绕势极小值进行轨道运动。这样的原子是基本的量子转子。我们发展了这种量子转子的理论。波函数，能量和简并确定玻色子和费米子原子，和磁偶极状态之间的跃迁阐明。在光晶格中，每一个晶胞中只有一个原子的量子转子可以用作高精度的旋转传感器、加速度计和磁力计。
2019-10-11 quant-ph
Entangled light pulses from single cold atoms
利用激光驱动的单个囚禁原子与光学高精细度谐振腔的相干相互作用，可以按需产生纠缠多光子光脉冲。该机制是基于光的机械效应。纠缠度可以通过激光激发的参数来控制。该方案的实验实现是在现有技术的范围内。该技术的一种变体允许受控地产生纠缠的后续脉冲，其中原子运动充当量子态的中间存储器。
2005-12-12 quant-ph
Dynamical Stability and Quantum Chaos of Ions in a Linear Trap
从理论上研究了利用激光驱动的冷阱离子在量子域中实现一个典型的混沌系统，即谐振子。计算了规则和混沌动力学的最简单特征。实验实现的可能性进行了讨论。
1999-03-18 quant-ph
Scalable cold-atom quantum simulator for two-dimensional QED
提出了一个二维量子电动力学的模拟量子模拟器。U（1）格点规范场理论的建立采用了囚禁在光晶格中的超冷原子混合物中的种间自旋变化碰撞。在文献[1]的一维实现方案的基础上，我们设计了磁场的空间元格项，从而解决了在高维中实验实现现实规范理论的主要障碍。我们将我们的方法应用到纯规范理论，并讨论如何限制的电荷的现象可以描述的量子模拟器。
2020-12-18 cond-mat.quant-gas hep-ph quant-ph
Driven Ratchets for Cold Atoms
布朗马达或棘轮是“矫正”布朗运动的装置，即它们可以产生无偏波动的粒子流。棘轮效应是一个非常普遍的现象，适用于广泛的物理系统，实际上棘轮已经实现了各种固态设备，光学陷阱设置以及合成分子和颗粒气体。本文综述了近年来在受驱动光晶格中实现冷原子交流驱动棘轮效应的实验研究。对于布朗马达来说，这是一个非常不寻常的系统，因为没有真正的热浴，原子的周期势和涨落都由激光场决定。这样一个系统使我们能够实现实验摇摆和门棘轮，并精确地调查在这些棘轮对称性和运输之间的关系，无论是周期性和准周期性驱动的情况下。
2011-12-05 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Engineering entanglement Hamiltonians with strongly interacting cold atoms in optical traps
提出了一种在一维临界自旋系统中实现纠缠哈密顿量的方案。我们的方法是基于这样的概念，即纠缠谱的系统可以实现与物理哈密顿包含一组位置相关的耦合。我们专注于再现的纠缠谱的系统在两种不同的几何形状的通用比率：谐波陷阱，这对应于一个分区嵌入在一个无限的系统，和一个线性的潜力，它再现了半分区的属性与开放的边界条件。我们的研究结果表明，在一个现实的冷原子实验环境中，通过简单地使用重力和标准的捕获技术测量海森堡和XX模型的纠缠谱的可能性。
2020-07-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Storage of fiber-guided light in a nanofiber-trapped ensemble of cold atoms
具有窄腰的锥形光纤是用于光和物质接口的多功能工具。在这种情况下，激光冷却的原子被困在周围的光学介质的倏逝场特别感兴趣：它们表现出长的基态相干时间和有效的耦合到光纤引导的领域。在这里，我们展示了电磁感应的透明度，慢光，和存储的光纤引导的光脉冲中的冷原子被困在一个基于纳米纤维的光晶格的合奏。我们测量到光脉冲减速到50 m/s的群速度。此外，我们在单光子水平上存储光脉冲，并在2微秒后按需在光纤中检索它们，总效率为（3.0 +/- 0.4）%。我们的研究结果表明，基于纳米纤维的冷原子接口具有很大的潜力，实现未来的光学量子信息网络的积木。
2015-02-04 quant-ph
Supersolidity in ultra-cold dipolar gases
本文为超冷偶极气体中超固态研究的展望，梳理了该领域实验与理论成果，提出未来研究方向，并介绍了其他冷原子超固态研究平台。
2024-05-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of Quantum Effects in sub Kelvin Cold Reactions
长期以来，人们一直在寻求在低温下观察化学反应，其中反应速率和途径由量子力学效应控制。到目前为止，量子化学领域一直由理论主导。困难在于在实验室中实现中性反应物之间足够低的碰撞速度，以便可以观察到量子波的性质。我们在这里报告合并中性超声束的第一个实现，并观察到明确的量子效应在由此产生的反应。我们观察到的轨道共振的潘宁电离反应的氩和分子氢与亚稳态氦导致急剧增加的绝对反应速率在对应于几个开尔文到10 mK的能量范围内。我们的方法广泛适用于许多典型的化学反应，并将使量子化学实验研究的突破。
2012-08-08 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Non-Perturbative Entangling Gates between Distant Qubits using Uniform Cold Atom Chains
我们提出了一种新的快速可扩展的方法，通过利用均匀链中的无色散传播来实现网络中任意距离量子比特之间的两个量子比特纠缠门。这是通过在量子位和由非工程化的相互作用量子位链形成的总线之间切换强相互作用来动态地实现的。门的质量与量子位间隔非常有效地成比例。令人惊讶的是，耦合的突然切换是不必要的，并且我们的门机制不会被可能的逐渐切换改变。总线也自然地复位到其初始状态，使得在每次应用门之后不需要复杂的复位过程。此外，我们提出了一个可能的实验实现中的冷原子被困在光晶格和近场菲涅耳陷阱势，这都是目前的技术。
2011-04-05 quant-ph
Realizing a scalable building block of a U(1) gauge theory with cold atomic mixtures
在物理学基本定律中，规范场是带电粒子间相互作用的媒介。一个例子是量子电动力学-电子与电磁场相互作用的理论-基于U（1）规范对称性。求解这样的规范理论一般是经典计算技术的难题。虽然量子计算机提出了一条前进的道路，但很难构建复杂模拟所需的大规模数字量子设备。在这里，我们提出了一个完全可扩展的模拟量子模拟的U（1）规范理论在一个空间维度。为了设计局域规范对称性，我们在原子混合物中采用了种间自旋变化碰撞。我们展示了实验实现的基本积木作为一个平台的连续规范理论的大规模量子模拟的关键一步。
2019-09-17 cond-mat.quant-gas hep-ph physics.atom-ph
Atomtronics
在冷原子的微制造潜力方面取得的进展已经定义了量子技术的一个新领域-原子电子学-其中已经设计了各种空间形状和深度非常不同的“原子电路”用于原子操纵，其精度现在接近光刻技术。原子电子装置的特点是增强的灵活性和控制的基本机制，其功能和减少退相干率是典型的冷原子系统。这种方法有望有助于实现全新类型的量子器件，同时扩大冷原子量子模拟器的范围。在本文中，我们简要介绍了该领域，并为未来的潜在方向绘制了路线图。
2015-11-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Towards a Twisted Atom Laser: Cold Atoms Released from Helical Optical Tube Potentials
本文研究冷原子从螺旋光管势释放后的量子动力学，揭示束缚几何结构可形成空间相干的结构化波包，为实现扭曲玻色-爱因斯坦凝聚体和定向原子激光奠定基础。
2025-08-19 quant-ph
Storing a single photon as a spin wave entangled with a flying photon in telecomband
量子存储器是量子通信和可扩展线性量子计算的重要组成部分。存储双色纠缠光子，其中一个光子在远距离通信波长，另一个光子与量子存储器兼容，对于借助量子中继器实现基于光纤的长距离量子通信具有很大的优势。在这里，我们报道了一个在冷原子系综中将与处于偏振态的通信光子纠缠的光子存储为原子自旋波的实验实现，从而建立了通信带光子与原子系综存储器在偏振自由度上的纠缠。重构的密度矩阵和对Clauser Horne Shimony Holt不等式的破坏清楚地表明了量子纠缠在存储过程中的保持。我们的结果对于建立基于冷原子系综的长距离量子网络是非常有希望的。
2016-02-11 quant-ph
Quantum Hall and Synthetic Magnetic-Field Effects in Ultra-Cold Atomic Systems
在这一章中，我们简要回顾了超冷原子气体中合成磁场和量子霍尔效应的理论和实验研究现状。我们专注于整数，自旋和分数霍尔效应，表示连接到拓扑物质，并讨论了实现成熟的规范场理论的合成磁场有自己的动力学的前景。这些系统的优势，传统的电子系统突出。最后，与其他基于光子和捕获离子系统的合成物质平台的跨学科比较。我们希望这一章能说明这一领域近年来取得的令人兴奋的进展。
2022-09-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
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
Cold Atom Quantum Simulator for String and Hadron Dynamics in Non-Abelian Lattice Gauge Theory
在现有的超冷原子实验能力范围内，我们提出了一个模拟量子模拟器，用于实时模拟$(1+1)$ -d非阿贝尔规范理论的动力学.该方案要求在一维二分晶格中实现两态超冷费米子系统，并观察随后的隧穿动力学。这种模拟技术基于SU（2）格点规范理论的新的圈弦强子形式，是完全SU（2）不变量的，可以精确地模拟弦断裂和对产生等物理现象的动力学过程。该方案是可扩展的，特别是有效的模拟理论在弱耦合制度，也散装限制的理论在强耦合制度，以一定的近似。本文还提出了一个数值基准比较的精确频谱和实时动力学的格点规范理论的原子哈密顿量与实验可实现的参数范围。
2020-09-29 cond-mat.quant-gas hep-lat nucl-th
Photonic quantum state transfer between a cold atomic gas and a crystal
连接根本不同的量子系统是构建未来混合量子网络的关键。这种异构网络提供了优越的能力相比，他们的同类同行，因为他们合并在一个单一的网络架构不同的量子节点的个别优势。然而，由于高的基础和技术挑战，其中涉及例如界面光子的波长和带宽匹配，仅对光学混合互连进行了非常少的研究。在这里，我们报告了第一个光量子互连两个不同的物质量子系统与光子存储能力。利用级联量子频率转换技术，我们证明了一个量子态可以在冷原子系综和稀土掺杂晶体之间通过一个通信波长的单光子忠实地转移。我们首先证明了冷原子系综中光子与单个集体自旋激发之间的量子关联可以转移到固态系统中。我们还表明，在冷原子系综中产生的单光子时间仓量子比特可以转换，存储和检索的晶体与条件量子比特保真度超过$85\%$。我们的研究结果为光学连接具有不同能力的量子节点开辟了前景，并代表了实现大规模混合量子网络的重要一步。
2018-07-13 quant-ph
Long-distance cascaded fluorescence of cold Cesium atoms coupled to an optical nanofiber
本文首次实验实现了冷铯原子系综间64米传播延迟的单向级联共振荧光，通过光学纳米光纤和光纤布拉格光栅构建双节点级联系统，并揭示了非马尔可夫动力学，为量子网络提供了光纤平台基础。
2025-07-21 quant-ph
FFLO or Majorana superfluids: The fate of fermionic cold atoms in spin-orbit coupled optical lattices
最近在实验上实现了超冷原子的自旋轨道耦合，为探索新的量子物质开辟了一条全新的途径。在实验中，SOC是同时实施与塞曼场。这样的自旋轨道耦合费米气体被预测支持马约拉纳费米子与非阿贝尔交换统计在一维（1D）。然而，正如最近的理论和实验所示，一维自旋不平衡费米气体，塞曼场可以导致长期寻求的富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫（FFLO）超流体与非零动量库珀配对，在马约拉纳超流体的零动量配对。因此，一个自然的问题是，FFLO或马约拉纳超流体哪一相将在存在大塞曼场的自旋轨道耦合费米气体中生存。本文通过研究一维（准一维）自旋-轨道耦合费米冷原子光晶格的平均场量子相位来解决这个问题。
2013-07-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum computer with cold ions in the Aubry pinned phase
提出了在全局振子阱势中加入一个离子数与周期数之比为1的平均值的周期势来修正Cirac-Zoller提出的冷离子量子计算机.随着周期势幅值的增加，系统进入Aubry钉扎相，其特征是离子的准冻结位置和第一声子激发的间隙变得与离子数无关。这给了人们希望，这种量子计算机将真正可扩展。有人认为，通常的单和双量子比特门可以实现附近的离子之间的奥布里阶段。讨论了用微阱阵列或光晶格实验实现周期势的可能性。指出了微阱间距的无序化（每个阱一个离子）可以导致声子模的安德森局域化，这对离子量子计算具有重要的意义.
2019-05-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fast long-distance transport of cold cesium atoms
在真空系统的远距离部分之间传输冷原子是许多量子模拟实验的核心内容，特别是在需要大型光学通道和精确控制磁场的设置中。在这项工作中，我们证明了冷铯原子的光传输的总传输距离约为$43\,$厘米在小于$30\,$毫秒。高速度是由移动的晶格，这是通过贝塞尔和高斯激光束的干涉产生的促进。我们在几个$μ$ K的温度下传输了大约$3\times 10^6$原子，传输效率大约为$75\%$。我们提供了一个详细的研究不同的加速度和晶格深度的输运效率，发现输运效率主要是由沿重力方向的潜在深度的限制。为了突出量子模拟实验的光学传输设置的适用性，我们演示了约$2\times 10^4$原子的纯玻色-爱因斯坦凝聚体的产生。我们发现一个强大的最终原子数在$2\%$超过$2.5\,$ h的持续时间与$<5\%$之间的个人实验实现的标准偏差。
2021-09-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Experimental realization of Josephson junctions for an Atom SQUID
我们报道了在环形稀释气体玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）上产生一对约瑟夫森结，这种结构是著名的直流超导量子干涉仪（SQUID）的冷原子模拟。我们观察约瑟夫森效应，测量结的临界电流，并发现动态行为，这是在良好的协议与简单的约瑟夫森方程的隧道结与理想的正弦电流相位关系预期的参数的实验。的结和环形陷阱创建的油漆电位，时间平均的光学偶极子电位技术，这将允许缩放到更复杂的BEC电路的几何形状比单原子SQUID的情况下，在这里报道。由于旋转在原子SQUID中起着与磁场在直流SQUID磁强计中相同的作用，因此该设备具有作为紧凑型旋转传感器的潜力。
2013-11-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cold atoms in twisted bilayer optical potentials
产生相对于彼此扭曲的晶体双层的可能性导致了广泛的新的电子相关现象的发现，其充分理解仍在争论中。本文提出并分析了一种在态相关光晶格中利用冷原子模拟扭曲双层膜的方法。我们提出的设置可以作为一个替代平台来探索扭曲的双层，它允许一个控制层间/层内耦合在一个更灵活的方式比在固态实现。我们专注于正方形几何，但也指出它如何可以扩展到模拟其他显示Dirac物理的晶格。这种设置打开了一条观察类似物理的途径，例如，带变窄，具有较大的扭曲角，以排除一些机制来解释观察到的强相关效应，以及研究难以用晶体实现的其他现象。作为后者的一个例子，我们探讨了量子光学的后果，让发射器与扭曲的双层水库相互作用，并预测出现非常规的辐射模式和发射器的相互作用后，紧急莫尔几何。
2019-07-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Realization and detection of non-ergodic critical phases in optical Raman lattice
临界相是一种非定域但非遍历的基本相，它不同于多体局域化和遍历的扩展量子相，迄今尚未在实验中实现。在这里，我们建议实现这样的关键阶段，没有相互作用的基础上的拓扑光学拉曼晶格计划，它具有一维自旋轨道耦合和无公度塞曼势。我们证明了非相互作用和多体临界相的存在，它们可以与拓扑相共存，并表明临界局域化转变与非相互作用区域的拓扑相边界相吻合。提出并研究了临界相的动态检测方法。最后，我们展示了如何建议的临界相位可以实现基于当前的冷原子实验。这项工作为观察新的临界相铺平了道路。
2020-02-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
Towards $2+1$D quantum electrodynamics on a cold-atom quantum simulator
Università di Padova（帕多瓦大学）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova（帕多瓦量子技术研究中心，帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所（INFN），帕多瓦分部）；Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（INFN-TIFPA，特伦托基础物理与应用研究所）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文提出利用冷原子量子模拟器实现(2+1)维U(1)格点规范理论的S=1截断，通过量子泽诺动力学实现规范保护，展示了高维格点规范理论的实验模拟前景。
2026-02-04 cond-mat.quant-gas hep-lat nucl-th
Large-Scale $2+1$D $\mathrm{U}(1)$ Gauge Theory with Dynamical Matter in a Cold-Atom Quantum Simulator
本文提出在冷原子Bose-Hubbard光学Lieb超晶格中实现含动力学物质的2+1维U(1)规范理论，通过高斯定律映射和涌现规范保护项稳定目标模型，并用无限矩阵乘积态数值验证了方案的保真度。
2022-11-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
