Adiabatic spin cooling using high-spin Fermi gases
空间熵再分布在超冷晶格气体的绝热冷却中起着关键作用。我们表明，高自旋费米子与空间可变的二次塞曼耦合可能允许创建一个内部的自旋1/2的核心周围的高自旋翅膀。后者在高温下总是比核心更熵，值得注意的是，在所有温度下都存在挫折。结合热力学Bethe近似和局域密度近似，我们研究了一维自旋为3/2的格点费米子在Mott相的空间熵分布。有趣的是，这种空间相关的熵为绝热冷却技术开辟了一条可能的道路，与以前的建议相反，它将专门针对自旋自由度。我们讨论了这种绝热冷却的可能实现，这可能会允许一个高效的熵减少自旋1/2核心，并帮助访问反铁磁秩序在超冷旋量费米子的实验。
2012-03-13 cond-mat.quant-gas
Shortcuts to adiabaticity in the strongly-coupled regime: nonadiabatic control of a unitary Fermi gas
复杂量子系统的相干控制是量子信息处理和工程的基本要求。最近发展起来的绝热性捷径（STA）的概念产生了有趣的前景。迄今为止，STA的实验研究大多是在理想热气体或弱相互作用超冷玻色气体中进行的。在这里，我们报告的第一个演示的多体STA在一个三维各向异性捕获的单一费米气体。在这种强相互作用的量子气体上证明了一个新的动力学标度律。通过简单地设计谐波阱的频率纵横比，可以操纵气体的动力学，并且可以在短时间尺度内在没有激励的情况下将多体状态从一个定态转移到另一个定态。验证了非相互作用和么正费米气体的普适标度性。这对未来的多体量子工程和热力学基本定律的探索具有重要意义。
2017-05-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Implementation of STIRAP in degenerate systems by dimensionality reduction
考虑简并系统中受激拉曼绝热通道（STIRAP）过程的实现问题，以期能够使系统的波函数从任意初始叠加态转向任意目标叠加态.研究了由$ N-1$基态和一个共同的激发态通过激光脉冲耦合组成的$N$能级原子系统的情况.我们分析的一般情况下，初始和最终的叠加属于同一个流形的国家，我们也涵盖的情况下，他们是非正交的。我们证明，对于一个给定的初始和目标叠加，它总是可以选择的激光脉冲，使在一个转换的基础上，该系统被减少到一个有效的三能级$Λ$系统，和标准的STIRAP过程可以实施。我们的治疗导致一个简单的策略，以最小的计算复杂性，这使我们能够确定所需的绝热转向所需的激光脉冲形状。
2013-06-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Cooling Fermions in an Optical Lattice by Adiabatic Demagnetization
哈伯德模型描述了光晶格中的超冷费米子，并在Néel温度以下表现出反铁磁长程有序。然而，在实验室中达到这个温度仍然是一个难以捉摸的目标。在其他原子系统中，如捕获离子，低温已成功地通过绝热退磁获得，其中强有效磁场被施加到自旋极化系统，并且磁场被绝热地减少到零。不幸的是，将这种方法应用于费米-哈伯德模型遇到了一个根本性的障碍：$SU(2)$对称性引入了许多能级交叉，即使在原则上也阻止了系统到达基态。然而，通过打破$SU(2)$对称性与自旋相关的隧道，我们表明，绝热退磁可以实现低温状态。利用一维密度矩阵重整化群（DMRG）计算，数值计算发现退磁方案成功地达到了自旋各向异性哈伯德模型的低温态，并讨论了如何优化该方案的实验可行性.通过随后的斜坡自旋相关的隧道自旋无关的隧道，我们希望我们的协议可以用来产生费米-哈伯德模型的低温态。
2018-06-11 cond-mat.quant-gas
Shortcuts to adiabaticity in Fermi gases
绝热性捷径（STA）提供了绝热协议的替代方案，以指导感兴趣的系统的动力学，而不需要缓慢驾驶。我们报告的控制加速通过STA的非绝热动力学的费米气体，无论是在非相互作用和强耦合，幺正制度。在酉制度中，通过工程谐波陷阱的频率和纵横比的调制，证明了在最终状态下没有残余激发的无摩擦超绝热膨胀冲程。STA还分析和实施在高温制度，其中剪切粘度起着关键作用，费米气体描述的粘性流体力学。
2018-07-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum degenerate dipolar Fermi gas
结晶度和超流性之间的相互作用在凝聚态环境中具有重要的基础和技术意义。特别是，电子量子液晶性出现在非费米液体，赝能隙制度附近的铜酸盐的非常规超导相。虽然超冷原子物理学和量子光学的技术已经使得能够探索强相关的多体物理学，例如，哈伯德模型缺乏的是产生具有粒子间相互作用-例如强偶极-偶极相互作用-的量子简并费米气体的能力，这种能力能够诱导类似于电子量子液晶。我们报道了第一个量子简并偶极费米气体，它的实现开辟了一个新的前沿探索强关联物理，特别是，在超冷原子物理学设置提供的原始环境中的smectics的量子熔化。磁性最强的原子161 Dy的量子简并费米气体在用超冷玻色子162 Dy共振冷却之前通过激光冷却至10 μ K产生。自旋极化的161 Dy的温度比费米温度TF=300 nK低一个因子T/TF=0.2。共捕获的162 Dy伴随冷却到约Tc的玻色-爱因斯坦凝聚，从而实现了一种新的，近量子简并偶极玻色-费米气体混合物。
2012-02-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spin current contribution in the spectrum of collective excitations of degenerate partially polarized spin-1/2 fermions at separate dynamics of spin-up and spin-down fermions
研究了部分极化自旋1/2费米子的集体激发谱。自旋向上的费米子和自旋向下的费米子被认为是不同的流体。相应的双流体流体动力学符合非线性泡利方程的建议。对于简并区，由粒子在不同能级上的分布引起的自旋流，提出了一个状态方程，其中自旋流是由泡利阻塞引起的。三个波的频谱被发现作为流体动力学方程的解：两个声波和一个自旋波。它们的光谱计算两个制度：平行和垂直于平衡自旋极化方向的传播。
2018-01-20 cond-mat.quant-gas
Observation of Pauli blocking in light scattering from quantum degenerate fermions
泡利不相容原理禁止不可区分的费米子占据相同的量子力学状态。它的含义是深刻的，例如，它解释了原子的电子壳层结构。在这里，我们进行测量的非共振光从超冷气体的费米子原子的散射。对于费米气体在量子简并制度，我们观察到一个显着的抑制光散射相比，类似的制备热玻色气体。我们将观察到的通过量子简并费米气体的光传输增加归因于泡利阻塞，其中费米-狄拉克统计导致原子占据动量空间的大区域，限制了散射原子的可访问状态的数量。我们的工作证实了量子气体光学响应理论中一个长期存在的基本结果，是简并费米气体新型冷却和测温机制的重要一步。
2021-03-03 cond-mat.quant-gas
Thermalization and Sub-Poissonian Density Fluctuations in a Degenerate Molecular Fermi Gas
我们观察到热化的极性${}^{40}\text{K}{}^{87}\text{Rb}$分子的简并费米气体的生产。通过测量费什巴赫共振附近的原子-二聚体弹性散射截面，我们发现Feshbach分子与两种母体原子迅速达到热平衡。平衡基本上是通过相干转移到基态来维持的。亚泊松密度波动Feshbach和基态分子的测量，给出了一个独立的表征简并和直接探测分子费米-狄拉克分布。
2019-12-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Pauli blocking of light scattering in degenerate fermions
原子自发发射的泡利阻塞是原子稳定性的主要原因。如果高电子轨道已经被占据，它们就不能衰变到低电子轨道--这是由于内部状态被占据而导致的泡利阻塞。当自由原子弹性散射光（瑞利散射）并且最终的外部动量态已经被占据时，也会发生泡利阻塞。抑制光散射的总速率需要费米能量大于光子反冲能量的量子简并费米气体。这在30多年前就已经被预言，但从未实现。在这里，我们报告的超冷锂原子的一个致密的费米气体的创建，并表明，在低温下，光散射被抑制。我们还探讨了当两个碰撞原子发出频率移动的光时，非弹性光散射的抑制。
2021-03-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Characterization of density oscillations in confined and degenerate Fermi gases
由于泡利不相容原理和在缺陷或杂质附近的平移对称性破缺，费米气体的密度会出现Friedel振荡。在受限费米气体中，这种对称性破缺也发生在边界附近。在这里，密度振荡的简并和限制费米气体被认为是和特点。密度振荡的真实性质由简并条件下的解析公式表示。首先对完全简并的情况进行了分析表征，然后将温度效应与更精细的近似结合起来。包络函数定义这些振荡的上限和下限的确定。结果表明，只要系统是简并的，所得表达式的误差可以忽略不计。给出了振荡次数、振幅、平均值和空间坐标的解析表达式。这一结果有助于有效预测和计算纳米尺度下受限电子的密度振荡和密度相关性质。
2019-11-08 cond-mat.quant-gas
Parametric cooling of a degenerate Fermi gas in an optical trap
我们展示了一种新的技术用于冷却简并的费米气体在交叉光束的光学偶极阱，其中高能量的原子可以选择性地从陷阱通过调制的刚度的捕获势与非谐捕获频率。我们测量的冷却效果上的参数调制的频率和幅度的依赖性。研究发现，沿轴向俘获势的大的非谐性允许产生能量分布各向异性的简并费米气体，其中云的轴向能量可以降低到基态值。
2015-12-03 cond-mat.quant-gas
Double-degenerate Bose-Fermi mixture of strontium
我们报告的自旋极化费米海的87-Sr的热接触与玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的84-Sr的实现。Interisotope碰撞热化费米子与玻色子蒸发冷却过程中。当87-Sr原子数为2 × 10^4时，简并度T/T_F=0.30（5），而84-Sr原子数为10^5时，BEC几乎为纯的。
2010-06-06 cond-mat.quant-gas
Non-Gaussian Precision Metrology via Driving through Quantum Phase Transitions
提出了一种利用纠缠非高斯态实现高精度量子干涉测量的方案，即通过量子相变来驱动系统。光束分裂是通过驱动系统从非简并态到简并态而实现的，其中初始非简并基态演化为高度纠缠态。因此，光束的复合，其中的输出状态在询问后变得逐渐解开，是通过驱动系统从简并状态到非简并状态来完成的。在询问过程中积累的相移可以通过人口测量轻松推断。我们应用我们的计划玻色凝聚原子和囚禁离子，并发现海森堡有限的精度标度可以接近。我们提出的方案不需要单粒子分辨检测，是在目前的实验技术范围内。
2018-01-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Stability of trapped degenerate dipolar Bose and Fermi gases
极化矢量沿对称轴的圆柱对称简并偶极玻色和费米气体，只有在偶极相互作用强度低于临界值时才稳定。在玻色子的情况下，这样的偶极玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的稳定性进行了研究不同强度的接触和偶极相互作用使用变分近似和数值解的平均场模型。在圆盘形状中，当极化矢量垂直于圆盘平面时，原子经历总体偶极排斥，这一事实应有助于稳定性。然而，一个完整的数值解的动力学导致崩溃的强烈盘状偶极BEC由于长程各向异性偶极相互作用。在费米子的情况下，在局域密度近似下研究了囚禁单组分简并偶极费米气体的稳定性，包括Hartree-Fock交换和Brueckner-Goldstone关联能.给出了BEC和简并费米气体中极性玻色和费米分子的最大允许数目的估计。
2013-05-06 cond-mat.quant-gas
Degenerate Fermi Gas of $^{87}$Sr
我们报道了超冷费米$^{87}$ Sr原子气体中的量子简并。通过在光偶极阱中蒸发冷却混合自旋态10.5 μ s，我们得到了$T/T_F=0.26^{+.05}_{-.06}$简并态的样品.简并的主要特征是通过飞行时间成像测量的动量分布的变化，并且我们还观察到低于$T/T_F \sim 0.5$的蒸发效率的降低。
2010-05-05 cond-mat.quant-gas
Production of a degenerate Fermi-Fermi mixture of dysprosium and potassium atoms
我们报告的实现的混合物的费米$^{161}$ Dy和费米$^{40}$ K两个物种都深在量子简并制度。这两种成分在它们的绝对基态都是自旋极化的，低温是通过偶极镝原子的蒸发冷却和钾原子的共振冷却来实现的。我们描述了捕获和冷却方法，特别是最后的蒸发阶段，这导致费米简并的两个物种。分析跨物种热化，我们得到的物种间的$s$波散射长度在低磁场的大小的估计。我们证明磁悬浮的混合物作为一种工具，以确保两个组件的空间重叠。Dy-K混合物的性质使其成为研究强相互作用质量不平衡Fermi-Fermi混合物物理的一个非常有希望的候选者。
2018-10-31 cond-mat.quant-gas
Quantum phases of a two-dimensional polarized degenerate Fermi gas in an optical cavity
本文研究了二维极化简并费米气体在高精细度光学腔中的基态性质，该腔由具有可调参数的广义费米-迪克模型控制。通过求解与光子数相关的Bogoliubov-de-Gennes方程，我们发现了丰富的量子相位和相图，这些相位和相图与费米子-光子耦合强度、费米子-费米子相互作用强度和原子共振频率（有效塞曼场）密切相关。特别地，在不考虑费米子-费米子相互作用和原子共振频率较弱的情况下，我们发现了由两个费米面组成的正常相和超辐射相共存的混合相，并揭示了从正常相到超辐射相的一级相变.在中等的费米子-费米子相互作用和费米子-光子耦合强度下，我们预言了另一个超流相和超辐射相共存的混合相。最后，我们简要地讨论了如何在实验中检测这些预测的量子相位和相图。
2017-01-13 cond-mat.quant-gas
Mitigating Heating of Degenerate Fermions in a Ring-Dimple Atomic Trap
本研究探讨环-凹坑阱几何结构对简并费米气体加热的影响，发现非简并晕可降低加热速率，与空穴诱导加热模型吻合，有助于弱配对费米子超流的低温实验。
2023-01-06 cond-mat.quant-gas
Microscopic Observation of Pauli Blocking in Degenerate Fermionic Lattice Gases
泡利不相容原理是量子统计最基本的表现形式之一。在这里，我们报告的本地观察自旋极化退化气体的费米子在光晶格。我们使用新一代量子气体显微镜探测气体，避免了光致损耗的常见问题。在带绝缘制度，我们测量到一个强的局部抑制粒子数的波动和低的局部熵每个原子。我们的工作为研究费米子量子物质在平衡态和非平衡态下的量子关联开辟了一条新的途径。
2015-12-23 cond-mat.quant-gas
Quantum Adiabatic Doping for Atomic Fermi-Hubbard Quantum Simulations
在光晶格中加载超冷原子的哈伯德模型的量子模拟已经有了相当多的研究工作。在这类实验中，近年来人们已经在半填充状态下获得了反铁磁有序量子态。远离半填充的原子晶格有望具有d波超导性，但尚未达到其低温相。在最近的工作中，我们提出了一种无公度量子绝热掺杂的方法，利用无公度晶格的量子绝热演化，从单元填充带绝缘体出发，制备了掺杂费米-哈伯德模型的高关联多体基态.它的可行性已被证明与数值模拟的绝热制备某些无公度粒子掺杂分数，其中要规避的主要问题是在无公度晶格中的原子本地化。在这里，我们进行了系统的研究，量子绝热掺杂的掺杂范围很广，从粒子掺杂到空穴掺杂，包括公度和不公度的情况下。我们发现，仍然有一个本地化的慢下来的问题，在相称的填充，它变得不那么有害的空穴掺杂制度。在相互作用下，绝热制备被认为是更有效的相互作用效应不稳定的本地化。对于自由和相互作用的情况下，我们发现绝热掺杂有更好的性能在空穴掺杂制度比粒子掺杂制度。我们还研究了从半填充莫特绝缘体开始的绝热掺杂，这被发现是更有效的某些填充分数。
2021-01-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Quantum degenerate Bose-Fermi mixture of chemically different atomic species with widely tunable interactions
我们已经创建了一个量子简并玻色费米混合23 Na和40 K的广泛可调的相互作用，通过广泛的种间费什巴赫共振。23 Na和40 K之间的20个费什巴赫共振被确定。在玻色凝聚体的存在下，23 Na和40 K之间的大的负三重态背景散射长度导致费米子密度的急剧增强。如通过渐近束缚态模型（ABM）解释的，这种强背景散射导致在低磁场下观察到的一系列宽费什巴赫共振。我们的工作开辟了前景，创造化学稳定，费米基态分子23 Na-40 K的强，长程偶极相互作用将设置占主导地位的能量尺度。
2012-06-03 cond-mat.quant-gas
Study of a degenerate dipolar Fermi gas of 161Dy atoms
利用流体动力学描述方法研究了161 Dy原子单组分（自旋极化）简并偶极费米气体的性质。根据轴对称捕获，我们建议减少一个（1D）和二维（2D）的雪茄和磁盘形状相同的描述，分别。除了一个完整的数值解的流体动力学模型，我们也考虑变分近似相同。对于一个被困系统在适当的条件下，变分近似以及减少的一维和二维模型被发现产生的结果的形状，尺寸和化学势的系统在协议的三维（3D）模型的完整的数值解。对于均匀系统，我们考虑三维各向异性声传播。对均匀偶极简并费米气体中各向异性声传播的解析结果与三维数值模拟结果一致。
2012-11-22 cond-mat.quant-gas
Relativistic Thermodynamics of Magnetized Fermi Electron Gas
为了研究强磁场中费米气体的相对论热力学性质，考虑到粒子在垂直于磁场的平面内的运动是量子化的，利用相对论费米分布函数构造了相对论热力学势.有了这个一般的潜力在手，我们调查所有的热力学量作为密度，温度和磁场的函数。我们得到一组新的绝热方程。在压强方程和绝热状态方程的基础上，确定了几种情况下的声速，揭示了一种新的声速。最后，我们揭示了量子化电子费米气体的磁冷却，这是基于绝热磁化与已知的绝热退磁。
2012-12-12 astro-ph.CO cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Observation of collective atomic recoil motion in a momentum-squeezed, ultra-cold, degenerate fermion gas
我们证明了明确的集体原子反冲运动在稀释，动量压缩，超冷简并费米子气体绕过泡利阻塞的影响。虽然由于量子气体服从费米-狄拉克统计，玻色子激发的增益必然不存在，但来自底层波混合过程的集体原子反冲运动是清晰可见的。在适当偏振的单个泵浦脉冲下，我们观察到两个相互垂直的混频过程同时发生。我们的实验还表明，在玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到的红-蓝泵浦失谐不对称性在费米子中不发生。
2010-06-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Relaxation of the degenerate one-dimensional Fermi gas
我们研究了一维自旋为1/2的费米子系统在远低于费米能的温度下如何接近热平衡。费米子之间的相互作用被假设为很弱，并且在微扰理论中得到了解释。在没有外部磁场的情况下，自旋简并强烈影响费米气体的弛豫。对于足够短程的相互作用，弛豫速率与温度成线性比例。针对系统接近平衡时的情形，我们将碰撞积分线性化，得到了松弛问题的精确解。我们讨论了我们的结果的应用，一维费米气体的输运系数的评估。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Thermal conductivity of the degenerate one-dimensional Fermi gas
本文研究了小温度梯度下一维费米子气体的热输运问题。在远低于费米能的温度下，该系统中有两种类型的弛豫过程，具有显著不同的弛豫速率。因此，除了通常的热导率之外，还可以引入元激发气体的热导率，其在两个弛豫速率之间的宽频率范围内量化系统中的耗散。我们在费米子之间的弱相互作用的限制下发展了这些输运系数的微观理论。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Umklapp Superradiance from a Collisionless Quantum Degenerate Fermi Gas
在由超冷原子组成的相干驱动费米气体的光腔中，电磁光模的量子动力学特性强烈依赖于费米面的几何形状。由于共振原子-光子Umklapp过程，其中费米子通过交换光子动量从费米表面的一侧散射到另一侧，可以在低泵浦阈值下实现超辐射光的产生和原子的自组织。腔光谱表现出边带，尽管强的原子-光耦合和腔衰减，保留窄线宽，由于吸收透明窗口外的原子粒子-空穴连续和抑制非均匀加宽和热波动的碰撞费米气体。
2014-03-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
BCS-BEC Crossover and Topological Phase Transition in 3D Spin-Orbit Coupled Degenerate Fermi Gases
研究了自旋轨道耦合和塞曼场作用下三维简并费米气体中的BCS-BEC交叉。我们发现，被大塞曼场破坏的超流序参量可以被SOC恢复.随着塞曼场强度的增加，存在一系列拓扑量子相变，从具有完全能隙的费米谱的非拓扑超流态到具有四个拓扑保护的费米点（即，准粒子激发间隙中的节点），然后到第二拓扑超流态，只有两个拓扑保护的费米点。费米点附近的准粒子激发实现了粒子物理学中Weyl费米子的长期寻找的低温模拟。我们表明，拓扑相变可以探测使用实验实现的动量分辨光电子能谱。
2011-11-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
