Topological Quantum Matter with Ultracold Gases in Optical Lattices
自从拓扑绝缘体被发现以来，许多拓扑相已经在一系列不同的系统中被预测和实现，为器件提供了迷人的物理和令人兴奋的机会。尽管新材料一直在开发和探索，但如果能够在易于调整的系统中实现，探测奇异拓扑相的前景将大大增强。超冷原子提供的灵活性可以提供这样一个平台。在这里，我们审查的工具，可用于创建拓扑状态使用超冷原子在光晶格，给出了一个概述的理论和实验进展，并提供了实现强关联的拓扑相位的前景。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Multimode NOON-state generation with ultracold atoms via geodesic counterdiabatic driving
该研究提出基于自俘获玻色-哈伯德模型的测地线反绝热驱动协议，用于快速高保真制备多模NOON态，饱和量子速度极限并实现指数级时间节省，适用于量子计量与量子信息。
2025-10-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Synthetic partial waves in ultracold atomic collisions
粒子之间的相互作用可以被它们的环境强烈地改变。我们展示了一种修改超冷原子之间的相互作用的技术，通过用光来修饰裸露的原子状态，创建一个有效的相互作用，大大增加了范围，散射有限的相对角动量的碰撞能量，只有s波散射通常是预期的。我们碰撞两个光学修饰的中性原子玻色-爱因斯坦凝聚体，它们具有相等的、相反的动量，并观察到散射原子通常的s波分布被d波和g波贡献的出现所改变。这项技术有望使奇异系统的量子模拟成为可能，包括那些预测支持马约拉纳费米子的系统。
2012-01-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing and characterizing the growth of a crystal of ultracold bosons and light
在两个独立的反向传播激光束的场中，超冷气体的非线性耦合粒子光动力学可以导致自有序晶格结构的动态形成，如Phys.Rev.X6，021026（2016）中所述。在这里，我们提出了新的数值研究实验观察到的签名，实时监控这样的晶体的生长和性能。虽然，至少在理论上，可以通过分析散射光来进行生长动力学和结晶相标志的最佳非破坏性观察，但通过飞行时间探测来监测粒子动量分布的演变是实验上更容易获得的选择。在这项工作中，我们表明，这两种方法允许明确区分晶体从独立的集体散射，因为它发生在物质波超辐射。作为一个明确的结晶签名，我们确定的两个新兴的激光驻波之间的空间锁定在一起，创造了晶体的潜力。对于足够大的系统，该系统允许可逆的绝热斜升到结晶相作为一种替代的淬火跨越相变和增长的波动。
2017-10-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Permanent magnetic microtraps for ultracold atoms
我们提出并数值研究了两种用于产生Ioffe-Pritchard微陷阱的永磁微结构。偏置磁场用于改变每个微陷阱的深度、陷阱频率和最小值。在实现玻色-爱因斯坦凝聚后，可以慢慢去除偏置磁场以增加陷阱势垒高度，从而更有效地保持玻色-爱因斯坦凝聚体。即使没有外磁场，也有可能将超冷原子保持在微阱中。这些微陷阱也可能是有用的单原子实验的量子信息处理，由于他们非常高的限制。
2014-01-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Real-space detection and manipulation of topological edge modes with ultracold atoms
该研究利用超冷原子和可编程光学势在光学晶格中构建拓扑界面，实现并制备手性边缘模式，同时通过调控势阶研究其形成与群速度变化。
2023-04-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Robust Digital Holography For Ultracold Atom Trapping
我们制定并实验验证了一种改进的算法，用于设计任意二维超冷原子全息陷阱。我们的方法建立在最好的以前可用的算法，MRAF，并在两个方面进行了改进。首先，它允许创建具有良好定义的背景势的全息原子陷阱。第二，我们的实验表明，对于创建免费的边缘文物的陷阱电位，重要的是要超越傅立叶近似建模光传播。为此，我们将充分亥姆霍兹传播到我们的计算。
2012-10-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Two-dimensional optical quasicrystal potentials for ultracold atom experiments
准晶是不具有平移对称性但具有长程序的非周期结构。准晶的材料性质，特别是它们的低温行为，很难描述。提出了一种利用近同向光束干涉产生准晶体五重对称光学势的紧凑光学装置，用于超冷原子量子模拟实验。我们通过数值模拟验证了光学设计，并展示了原型系统。我们还讨论了通过光束的相位调制在准晶体中产生相子激发和量子化输运。
2019-03-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
A Sawtooth Permanent Magnetic Lattice for Ultracold Atoms and BECs
我们提出了一种新的永磁晶格，用于创建Ioffe-Pritchard永磁微陷阱的周期性阵列，以保持和控制超冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。可以在诸如$Tb_6$ $Gd_10$ $Fe_{80}$ $Co_4$的磁性膜的薄层上设计晶格。详细地，我们研究了单层和两个交叉层的厚度分别为50和500 nm的周期为1 $μ$ m的磁性图案。陷阱深度和频率可以通过施加的偏置场来改变，以处理晶格位置之间的隧穿速率。我们提出的解析表达式和使用数值计算表明，这种晶格具有非零的潜在的最小值，以避免马约拉纳自旋翻转。这种晶格与以前的晶格相比的一个优点是它更容易制造。
2011-01-28 cond-mat.quant-gas
Dynamical Generation of Topological Magnetic Lattices for Ultracold Atoms
提出了一种利用时间周期磁场脉冲动态合成中性原子空间周期有效磁场的方案。当原子自旋随有效磁场方向运动时，由于Berry相位效应，原子质心运动出现绝热标量势和几何矢量势.当原子在绝热势最小值形成的蜂窝晶格点之间跳跃时，矢量势诱导了跳跃系数中的复Peierls相位因子，这有助于拓扑Chern绝缘体。随着外部参数的进一步调整，拓扑相变和拓扑平坦带可以实现，突出现实的前景，在这个系统中研究强关联现象。我们的信提出了一种通过磁场产生和操纵超冷原子拓扑态的替代途径。
2016-04-02 cond-mat.quant-gas
Competition and interplay between topology and quasi-periodic disorder in Thouless pumping of ultracold atoms
对扰动的鲁棒性是拓扑现象的核心。然而，如果一个扰动，如无序成为主导，它可能会导致拓扑相变之间的拓扑非平凡和平凡的阶段。本文通过在光晶格中可控地产生从弱到强的准周期势，实验揭示了超冷原子实现的无泵浦中拓扑结构与准周期无序之间的竞争和相互作用.我们证明了一个无序诱导泵浦，其中准周期无序的存在下，可以诱导一个非平凡的泵为特定的泵浦序列，而没有泵观察到的清洁限制。我们高度可控的系统，也可以直接纳入原子间的相互作用，可以是一个独特的平台，研究各种各样的拓扑量子现象中的各种无序相关的新效应。
2021-05-11 cond-mat.quant-gas
Dissipative Preparation of Many-Body Spin Steady States Using Trapped Ultracold Atoms
该研究提出利用Raman激光和背景BEC作为激发储库，通过周期性耦合双势阱中的超冷原子，使其总自旋期望值耗散演化至稳态。
2024-01-28 cond-mat.quant-gas
Creating a Quantum Degenerate Gas of Stable Molecules via Weak Photoassociation
量子简并分子代表了基础研究和实际应用的新范式。将已经量子简并的原子结合成分子，为解决将分子冷却到超冷温度的困难提供了一条至关重要的捷径。虽然缔合可以用激光或磁场诱导，但光缔合需要不切实际的激光强度来克服原子对和分子波函数之间的差的重叠，并且实验目前仅限于磁缔合。在这里，我们模拟现实生产的量子简并气体的稳定分子通过双光子光缔合玻色凝聚原子。激光频率的绝热变化将初始原子凝聚几乎完全转化为稳定的分子凝聚，即使对于低强度激光。偶极LiNa的结果提供了碱金属原子所需的光缔合激光强度的上限约为30 W/cm ^2，表明了超越磁缔合的量子简并分子的可行途径。
2010-08-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Creating fractional quantum Hall states with atomic clusters using light-assisted insertion of angular momentum
我们描述了一个协议，以准备集群的超冷玻色子原子在强相互作用的状态，让人想起分数量子霍尔态。我们的计划包括在注入一个控制量的角动量的原子气体使用拉曼跃迁携带轨道角动量。通过向每个原子注入一个单位的角动量，可以实现单涡旋态，对于足够大的粒子数，这可以用平均场论很好地描述。我们还提出了实现分数量子霍尔态的方案，即玻色子Laughlin态和Moore-Read态。我们调查的绝热成核这样的拓扑状态的要求，特别是比较线性朗道-齐纳斜坡和任意斜坡从优化控制方法。我们还表明，该协议需要很好的控制各向同性字符的捕获潜力。
2016-08-26 cond-mat.quant-gas
Creating exotic condensates via quantum-phase-revival dynamics in engineered lattice potentials
在光晶格中的超冷原子研究中，近年来人们研究了大量由跳跃能$J$和相互作用能$U$控制的现象。然而，这些系统中通常存在的捕获势设置了另一个能量尺度，并且很少考虑相应的时间尺度对量子动力学的影响。本文研究了任意空间势场中的格点玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的量子坍缩和复活，重点研究了谐振子禁闭的特殊情况。通过对单粒子密度矩阵随时间演化的分析，我们发现在（时间上）周期性量子相位恢复时产生的物理本质上是由一个有效的单粒子理论所捕获的.这打开了可能性，准备异国情调的非平衡凝聚态的大自由度的工程基础的空间晶格势。
2011-09-01 cond-mat.quant-gas
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
Condensed matter physics in big discrete time crystals
本文综述了超冷原子在振荡镜上共振反弹的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中产生的离散时间晶体在时间维凝聚态现象研究中的应用。这样的弹跳BEC系统可以表现出时间平移对称性的戏剧性破坏，从而允许创建具有多达约100个时间晶格位点并且适合于承载广泛范围的时间凝聚物质现象的离散时间晶体。我们首先考虑时间维度上的单粒子凝聚态现象，包括时间无序引起的安德森局域化、拓扑时间晶体和时间上的准晶体结构。然后我们讨论了时间上的多体凝聚态现象，包括时间上的莫特绝缘体相、时间上的多体局域化、多体拓扑时间晶体和具有长程奇异相互作用的时间晶体。我们还讨论了两个（或三个）维时间晶格的建设，涉及反弹的BEC之间的两个（或三个）正交振荡镜和两个振荡镜之间的45度取向。后一种配置支持多功能的莫比乌斯带几何，可以容纳各种二维时间晶格，包括蜂窝时间晶格和Lieb方时间晶格。最后，我们讨论了一个基于周期性驱动的三维光晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚的六维时空晶格的构造。
2022-03-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Light-induced gauge fields for ultracold atoms
规范场是我们现代理解所有尺度的物理学的核心。在已知的最高能量尺度下，微观宇宙由通过交换规范玻色子相互作用的粒子所控制。在最大的尺度上，我们的宇宙由引力支配，其规范结构表明存在一种粒子-引力子-介导引力。在介观尺度下，固态系统会受到不同性质的规范场的影响：材料可以沉浸在外部电磁场中，但它们也可以在低能描述中表现出新兴的规范场。在这篇综述中，我们关注的是另一种规范场：超冷中性原子系统中的规范场。在这些设置中，原子被适当地耦合到激光场，在它们的描述中产生有效的规范势。中性原子“感受”激光诱导的规范势可以潜在地模拟电子气在磁场中的行为，也可以模拟基本粒子与非阿贝尔规范场的相互作用。在这里，我们回顾不同的实现和建议的技术，创造规范位-阿贝尔和非阿贝尔-在原子系统中，并讨论其含义的背景下，量子模拟。虽然大多数这些设置关注的实现背景和经典规范的潜力，我们得出结论与更多的异国情调的建议，这些合成领域可能是动态的，在模拟相互作用的规范理论与冷原子。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-lat
Microwave shielding of bosonic NaRb molecules
本文利用蓝失谐圆偏振微波屏蔽非反应性玻色型 NaRb 分子，将两体损失抑制两个数量级并提高弹性碰撞率，实现高效蒸发冷却，为制备超冷极性分子玻色-爱因斯坦凝聚体提供新途径。
2023-04-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optimizing the image projection of spatially incoherent light from a multimode fiber
本研究针对超冷原子实验图像投影需求，建立兼容自由空间光传播的多模光纤全数值模型，分析其光场固有散斑与扰动鲁棒性，给出适配非相干光源的光纤选择指导。
2024-10-25 cond-mat.quant-gas physics.optics
Atom-Molecule Superradiance and Entanglement with Cavity-Mediated Three-Body Interactions
State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系、低维量子物理国家重点实验室）；Peng Huanwu Collaborative Center for Research and Education, Beihang University（北京航空航天大学彭恒武教育与研究中心）
本文提出利用腔体增强的光结合从原子凝聚态中制备双原子分子，实现长程三体相互作用，并展示出由分子凝聚态自组织形成的正方形晶格相，揭示了超辐射现象中的玻色子增强效应和光-物质纠缠特性。
2025-01-16 cond-mat.quant-gas
Observation of Feshbach resonances between alkali and closed-shell atoms
磁费什巴赫共振是控制超冷原子和分子的宝贵工具。它们可用于调节原子相互作用，并已广泛用于探索少体和多体现象。它们也可以被用于磁缔合，在磁缔合中，通过在共振中施加斜变的磁场，原子对被转换成分子。开壳层原子对，如碱金属、铬和一些镧系元素，表现出宽共振，因为相应的分子具有多个电子态。然而，碱金属和闭壳层原子之间形成的分子只有一个电子态，没有宽共振。在这样的系统中，窄共振已经被预测到，但直到现在还没有观测到。在这里，我们提出的磁费什巴赫共振的系统中包含一个封闭的壳层原子，Sr，与碱金属原子，Rb相互作用的第一个观察。这些共振为创造强极性开壳层分子的超冷气体铺平了道路，这将为设计量子多体系统和基本对称性的测试开辟新的可能性。
2017-10-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
