Sympathetic ground state cooling and coherent manipulation with two-ion-crystals
我们将一个双离子晶体冷却到集体运动模式的基态。激光冷却，更具体的解决边带冷却是通过只照射晶体中的两个$^{40}$ Ca $^+$离子之一来同情地进行的。我们测量了线性阱中晶体运动模的加热率，发现它们比Q. Turchette { \em et. al.}在捕获的$^9$ Be $^+$离子的情况下，可以使用Phys. Rev. A 61，063418（2000）中的方法。在制备好基态之后，可以对原子布居进行相干量子态操控。在相干时间内，观察到多达12个拉比振荡，表明可以实现许多相干操纵。在离子阱中对每个离子分别进行相干激发和基态冷却是实现量子信息处理的重要手段。
2000-09-08 quant-ph
Optimized sympathetic cooling of atomic mixtures via fast adiabatic strategies
本文在冷原子混合物共振冷却的框架下讨论了快速无摩擦冷却技术。有人认为，最佳冷却的原子物种-在其中最深的量子简并制度是实现-可以通过与另一个物种的捕获频率动态地改变，以保持恒定的刘易斯-Riesenfeld绝热不变量的交感冷却的装置。这种冷却策略的优点和局限性进行了讨论，特别是关于冷却费米气体到更深的简并制度的可能性。
2011-09-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Combined feedback and sympathetic cooling of a mechanical oscillator coupled to ultracold atoms
一个有前途的新量子技术的路线是混合量子系统，它结合了几个单独的量子系统的优点。我们已经实现了一个混合的原子力学实验组成的SiN膜振荡器低温预冷到500 mK和光学耦合到一个云的激光冷却Rb原子。在这里，我们展示了振荡器的主动反馈冷却到n = 16的最小模式占用对应于模式温度T = 200 μK。此外，我们详细描述了耦合膜的原子通过交感冷却。通过同时应用这两种冷却方法，我们证明了在运动基态附近制备与原子耦合的振子的可能性。我们的设置的现实修改将能够创建一个基态的混合量子系统，这打开了大门，相干量子态传输，隐形传态和纠缠以及量子增强传感应用。
2018-06-13 quant-ph
Sympathetic cooling of $^9Be^+$ and $^{24}Mg^+$ for quantum logic
我们演示了由一个$^9Be^+$和一个$^{24}Mg^+$离子组成的两种离子晶体的冷却。由于这两种物质的各自的冷却转变间隔超过30 nm，即使当离子没有被单独寻址时，一种离子的激光操纵对另一种离子的影响也可以忽略不计。因此，这是一个有用的系统，用于重新初始化离子阱量子计算机中的运动状态，而不影响量子比特信息。此外，我们已经发现，离子之间的质量差能够实现一种用于检测并随后消除射频（RF）微动的影响的新方法。
2003-07-11 quant-ph
Sympathetic cooling of an atomic Bose-Fermi gas mixture
通过求解受限混合气体的耦合量子Boltzmann方程，研究了玻色气体对原子费米气体的交感冷却。平衡温度和弛豫动力学的结果，并开发了一些简单的模型。我们的研究表明，交感和强制蒸发冷却相结合，使费米气体被冷却到简并制度的量子统计，平均场效应是重要的。定性地讨论了平均场效应对平衡态空间分布的影响。
1998-10-30 cond-mat quant-ph
Tank-Circuit Assisted Coupling Method for Sympathetic Laser Cooling
本文讨论了两种离子在单独的潘宁阱中通过一个共同的储能电路运动的耦合。通过测量两个耦合离子的运动模式的避免交叉行为，证明了由槽路辅助的耦合的增强。提出了一种间歇式激光冷却的共振冷却方法，并给出了理论描述。该技术能够调谐两个离子物种在单独的陷阱之间的耦合强度，从而允许有效的交感冷却的任意类型的单离子的高精度潘宁阱实验。
2021-04-08 physics.atom-ph quant-ph
The Character of Motional Modes for Entanglement and Sympathetic Cooling of Mixed-Species Trapped Ion Chains
模块化混合粒子离子阱网络是一种很有前途的可扩展量子信息处理框架，其中一个粒子作为存储量子比特，另一个粒子作为通信量子比特。这种架构需要高保真的混合物种纠缠门，通过它们的集体运动将信息从通信量子比特传输到存储量子比特。本文研究了混合离子链在纠缠和共振冷却中的运动模式。我们发现，对于两种物质的质量差异很大的情况，基于横向模式的高保真纠缠门所需的激光功率至少比基于轴向模式的高一个数量级。我们还发现，即使是中等的质量差，横向模式是更难冷却比轴向模式，无论离子链配置。因此，通常用于单物种离子链中操作的横模可能不太适合于具有广泛不同质量的混合物种链。
2020-04-17 quant-ph
Improving Efficiency of Sympathetic Cooling in Atom-Ion and Atom-Atom Confined Collisions
我们提出了一种新的方式，在电磁保罗陷阱的离子的交感冷却：它意味着使用冷缓冲原子在原子离子约束诱导共振（CIR）的区域。问题是，离子不可避免的微动及其与混合原子-离子阱中较冷原子环境相互作用的长程性质阻止了其共振冷却。我们发现，离子微动对其交感冷却的破坏性影响，但可以抑制在附近的原子-离子CIR。其起源是CIR附近原子-离子波函数的“费米子化”，其中原子-离子对表现为一对不相互作用的相同费米子。这阻止了原子与离子在共振附近的完全接近，并且不会增强离子的微动，这会干扰其交感冷却。以Li-Yb $^+$和Li-Yb受限系统为例，采用准经典量子方法研究了原子-离子和原子-原子受限碰撞中共振环周围的交感冷却效应.在这种方法中，冷原子的薛定谔方程与较热重离子或原子碰撞过程中的经典Hamilton方程同时积分。我们发现在原子-离子混合阱中，冷原子对离子的共振冷却是可能的。我们还表明，它是可能的，以提高效率的交感冷却原子陷阱，通过使用原子CIR。
2021-01-10 physics.atom-ph quant-ph
3D sympathetic cooling and detection of levitated nanoparticles
冷却悬浮纳米粒子的质心运动为介观尺度的量子实验提供了一条途径。在这里，我们展示了三维交感冷却和检测的质量中心的运动悬浮二氧化硅纳米粒子。纳米粒子静电耦合到反馈冷却的粒子，而这两个粒子被困在同一个保罗陷阱。我们确定了两个制度，根据冷却的强度：在第一个制度，同情冷却的粒子热化与直接冷却的，而在第二个制度，同情冷却的粒子达到最低温度。这一结果提供了一种有效冷却和检测不能用强激光照射的颗粒（如吸收性颗粒）的途径，并为控制几个捕获的纳米颗粒阵列的运动铺平了道路。
2023-03-27 physics.optics quant-ph
Understanding the production of dual BEC with sympathetic cooling
我们表明，实验和理论上，在$^{87}$ Rb原子的$|F=2,m_F=2>$状态的蒸发冷却原子在$|F=1,m_F=-1>$状态的共振冷却可以精确地控制，以产生双或单冷凝在任何一个状态。我们还研究了两个物种之间的热化率。我们的模型呈现了一个定量帐户的观察到的作用，两个云之间的重叠，并指出，交感冷却变得效率低下时，群众是非常不同的。我们的计算还产生了一个单一物种的热化率的解析表达式。
2001-02-05 cond-mat quant-ph
Sympathetic Cooling of Mixed Species Two-Ion Crystals for Precision Spectroscopy
囚禁离子的交感冷却已经成为量子信息处理和精密光谱学不可或缺的工具。在最简单的情况下，单个多普勒冷却离子同情地冷却另一个通常具有不同质量的离子。我们分析调查的质量比的影响，这样的离子晶体上的可实现的温度限制在外部加热的存在下。作为一个例子，我们表明，一个单一的Al+与Be+，Mg+和Ca+离子的冷却提供了类似的结果，通常在离子阱中观察到的加热速率，而冷却离子具有较大的质量表现较差。此外，我们提出的再热动力学的数值模拟结果后，背景气体碰撞的Al+/Ca+晶体不同的冷却激光配置。
2012-02-17 physics.atom-ph quant-ph
Molecular Dynamics Simulation of Sympathetic Crystallization of Molecular Ions
它示出了各种各样的分子的平移自由度，从轻的双原子到重的有机分子，可以被同情地冷却，并在线性Paul陷阱中休息（结晶）。该方法依赖于赋予分子适当的正电荷，存储在线性射频陷阱，和交感神经冷却。两种公知的原子冷却剂物质，${}^9{\hbox{Be}}^+$和${}^{137}{\hbox{Ba}}^+$，足以冷却分子量范围从2到20，000amu。同时捕获重分子和冷却剂离子所需的大分子电荷可以很容易地使用电喷雾电离产生。结晶的分子离子为新的研究提供了巨大的机会。
2003-09-15 quant-ph
Sympathetic Cooling of Levitated Optomechanics through Nonreciprocal Coupling
Center for Quantum Technology Research and Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurements (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院量子技术研究中心及先进光电子量子架构与测量教育部重点实验室）
本文提出一种非厄米特光学力学冷却方案，利用非互易耦合实现悬摆纳米颗粒的低温冷却，展示了一种非厄米特相互作用驱动的新冷却机制。
2025-12-03 quant-ph
Sympathetic EIT laser cooling of motional modes in an ion chain
我们利用电磁感应透明（EIT）激光冷却来冷却线性离子链的运动模式。作为示范，我们对$^{24}Mg^+$离子施加EIT冷却以冷却$^9Be^+$ - $^{24}Mg^+$离子对和$^9Be^+$-$^{24}Mg^+$-$^{24}Mg^+$-$^9Be^+$离子链的轴向模式，从而共感地冷却$^{9}$ $^{+}$离子。与传统拉曼边带冷却的先前实现相比，我们实现了将模式冷却到接近基态所需的持续时间的大约一个数量级的减少，并且所需的激光强度显著降低。
2013-03-07 physics.atom-ph quant-ph
Efficient sympathetic motional ground-state cooling of a molecular ion
冷分子离子在从精密光谱学、基础物理测试到超冷化学等各个领域都有着广阔的应用前景。内部和外部自由度的控制是许多这些应用的先决条件。运动基态冷却代表了量子逻辑辅助的内部状态制备、检测和光谱学协议的起点。强大而快速的冷却对于最大限度地利用实际实验的时间至关重要。我们优化了单个$^{25}\mathrm{Mg}^{+}$离子的基态冷却方案和$^{24}\mathrm{MgH}^{+}$的交感基态冷却方案的冷却速率。特别是，我们表明，强大的冷却相结合的脉冲拉曼边带冷却连续淬火冷却。此外，我们实验证明了一个有效的策略，基态冷却以外的Lamb-Dicke制度。
2015-03-30 physics.atom-ph quant-ph
Micromotion-induced Limit to Atom-Ion Sympathetic Cooling in Paul Traps
我们提出并推导出解析表达式的一个基本限制的共振冷却的离子在射频陷阱使用冷原子。这个极限来自于离子-原子长程碰撞过程中阱电场所做的功，甚至适用于完全补偿阱中零温度原子气体的冷却。我们的结论是，在目前的实验实现这种碰撞加热防止访问单分波原子离子相互作用或量子化离子运动的制度。我们确定的条件上的原子-离子的质量比和陷阱参数达到s-波碰撞制度和陷阱基态。
2012-09-30 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit
有效冷却被捕获的带电粒子对于许多基础物理实验、高精度计量学和量子技术都是必不可少的。到目前为止，交感冷却需要近距离的库仑相互作用，但人们一直希望将激光冷却技术带到宏观分离的陷阱中的粒子，将量子控制技术扩展到以前无法到达的粒子，如高电荷离子，分子离子和反物质。在这里，我们展示了一个单一的质子使用激光冷却Be+离子在空间上分离的潘宁陷阱的交感冷却。陷阱由超导LC电路连接，该电路能够在9 cm的距离内进行能量交换。我们还展示了冷却的宏观LC电路的谐振模式与激光冷却的离子和交感神经冷却的一个单独被困的质子，达到远低于环境温度的温度。值得注意的是，由于这种技术只使用图像电流相互作用，它可以很容易地应用于反质子实验，促进提高物质-反物质比较和暗物质搜索的精度。
2021-08-29 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
Optical Traps for sympathetic Cooling of Ions with ultracold neutral Atoms
我们报道了在没有任何射频场的情况下，超冷中性$ \text{Rb}$原子和$ \text{Ba}^+ $离子在一个共同的光学势中的俘获。我们以$ 370 ~ μK $制备了$ \text{Ba}^+ $，并证明了一次碰撞后$100 ~ μK $的有效交感神经冷却。我们的方法目前受到$ \text{Rb}$密度和相关三体损耗的限制，但它克服了由RF驱动的微动感应加热设置的RF陷阱的基本限制。它适用于广泛的离子-原子物种，并可能使新的超冷化学实验和复杂的多体动力学。
2019-09-18 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling of a membrane oscillator in a hybrid mechanical-atomic system
使用超冷原子和原子离子的交感冷却能够在不可能进行直接激光或蒸发冷却的系统中实现超低温。到目前为止，它仅限于冷却其他微观粒子，其质量比冷却剂原子大$90$倍。在这里，我们使用超冷原子共振冷却的Si $_3$ N $_4$纳米膜，其质量超过的原子系综的一个因素的$10^{10}$的振动。原子和膜振动的耦合通过宏观距离上的激光来介导，并且通过将膜放置在光学腔中来增强。我们观察冷却的膜振动从室温到$650\pm 230$ mK，利用我们的混合光机械系统的大原子膜的协同性。我们的方案使基态冷却和量子控制的低频振荡器，如纳米膜或悬浮的纳米粒子，在制度中，纯光学机械技术不能达到基态。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rotational excitation in sympathetic cooling of diatomic molecular ions by laser-cooled atomic ions
Universität Kassel（卡塞尔大学）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过激光冷却原子离子与双原子分子离子的库仑相互作用，分析协同冷却过程中旋转激发的影响，评估冷却时间及分子内部状态的纯度。
2026-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Radio-frequency sideband cooling and sympathetic cooling of trapped ions in a static magnetic field gradient
本文详细研究了单原子离子和双原子离子的近基态冷却。我们介绍了一个简单的边带冷却方法的限制原子和离子，使用射频辐射施加到裸露的离子状态在静态磁场梯度，并证明其应用于离子限制在长期的陷阱频率，$ω_z \approx 2π\times 117 $ kHz。对于单个\ybplus离子，边带冷却循环将平均声子数$\left\langle\,n\,\right\rangle$从多普勒极限降低到$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 0.30（12）。这与本实验中理论估计的最低可实现声子数一致。我们将这种RF边带冷却方法推广到两个\ybplus离子的系统，在质心模式下得到声子数为$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 1.1（7）。此外，我们证明了第一次实现的交感RF边带冷却的离子晶体组成的两个单独寻址相同的同位素的相同的物种。
2017-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic rotational cooling of large trapped molecular ions
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
通过协同旋转冷却技术，实现对分子离子旋转态的高效冷却，为量子信息处理和高精度光谱学提供新的可能性。
2026-02-03 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Sympathetic cooling and detection of a hot trapped ion by a cold one
研究了一个离子被另一个激光冷却离子或小离子晶体共振冷却的动力学。为此，我们开发了简单的模型的冷却动力学在弱库仑相互作用的限制。在实验上，我们利用激光烧蚀产生的中性原子的光电离，制备了Ca $^+$和Al $^+$的双离子晶体。我们用时间分辨荧光光谱法研究了激光烧蚀原子穿过陷阱的速度分布。我们观察到中性原子的速度远高于那些热加热的样品，并发现作为一个结果长的symathethic冷却时间之前结晶发生。我们的关键结果是一种新的技术，用于检测负载的初始热离子的能量在eV范围内，通过监测多普勒冷却离子的运动状态已经存在于陷阱。该技术不仅检测离子，而且还提供关于交感冷却过程的动力学的信息。
2015-09-02 physics.atom-ph quant-ph
Towards Sympathetic Laser Cooling and Detection of Single (Anti-)Proton
目前，用单（反）质子测试CPT对称性的实验进展很快，但受到粒子温度非零和自旋态探测困难的影响。我们描述了一种基于激光和量子逻辑启发的方法来实现单（反）质子冷却和状态检测。
2021-07-18 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling route to Bose-Einstein condensate and Fermi-liquid mixtures
我们讨论了一种同情冷却策略，可以成功地减轻费米子-空穴加热在稀原子费米-玻色混合物和访问的温度制度中，费米子表现为费米液体。我们引入一个基于能量的形式主义来描述的温度动力学，我们研究了一个特定的和有前途的混合物组成的6Li和87 Rb。分析谐波捕获的混合物，我们发现，这种混合物的有利功能进一步增强，通过使用不同的捕获频率为两个物种。
2005-10-29 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Cavity-meidated collisionless sympathetic cooling of molecules with atoms
将一系列分子冷却到超冷温度（<1 mK）是分子物理学和化学中的一个困难但重要的挑战。分子的集体腔冷却是一种很有前途的方法，它不依赖于分子的能级，因此原则上可以应用于所有的分子。然而，由于冷分子的缺乏，导致其实验实施的困难。我们表明，有效的集体交感冷却的分子亚mK的温度使用一个大的原子系综内的腔是可行的。这种方法是一种新型的共振冷却，它不依赖于原子和分子之间的直接碰撞，而是通过它们与腔场的相互作用利用热化。确定了两个重要机制。这包括：（1）原子对泵浦光的有效散射导致腔场的极大增强;（2）原子与分子之间的集体相互作用。我们给出了一个最佳的腔失谐量，使冷却最大化，这取决于原子和分子的数量。我们确定了一个阈值的分子泵的强度，并表明，它是独立的分子数时，原子的数目远大于分子。当与仅单个分子种类的腔冷却相比时，这可以减少数量级。使用这种新的共振腔冷却技术，在高Q腔中将分子冷却到亚mK可以在实验证明的范围内。
2012-05-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Isotope-selective Ion Trapping via Sympathetic Cooling using a Surface-Electrode Trap with a Hole for Collimated Atomic Loading
Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工学研究科）；Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University（京都大学辐射核科学综合研究所）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）；Center of Quantum Information and Quantum Biology, Osaka University（大阪大学量子信息与量子生物学中心）
通过表面电极陷阱的孔进行协同冷却实现同位素选择性离子捕获，用于高效制备同位素离子对和离子链。
2025-05-08 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling and squeezing of two co-levitated nanoparticles
该研究在Paul阱中实现两个库仑耦合带电二氧化硅纳米颗粒的协同冷却与协同压缩，为纳米颗粒阵列的冷却、操控及高灵敏传感提供协议。
2022-11-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Dual-Isotope Sympathetic Cooling in a Long Ion Chain
Duke University（杜克大学）
本研究针对长离子链的运动加热问题，提出一种无需量子比特操作的双同位素协同冷却方案，可在室温下维持量子比特相干性，为降低长离子链门错误及模拟开放量子系统提供了关键支持。
2026-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Quantum theory of electrically levitated nanoparticle-ion systems: Motional dynamics and sympathetic cooling
Institute for Theoretical Physics and Vienna Center for Quantum Science and Technology, Technical University of Vienna（维也纳大学理论物理研究所与维也纳量子科学与技术中心）；Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）
本文提出了一种描述纳米粒子和离子在双频线性保罗陷阱中耦合运动的量子理论，研究了通过离子与持续多普勒冷却离子的库仑耦合实现的纳米粒子同情冷却。
2026-05-21 physics.atom-ph quant-ph
Trapping and sympathetic cooling of single thorium ions for spectroscopy
精确的光学光谱学的外来离子揭示了准确的信息，如核性质的电荷半径和磁性和四极矩。钍离子表现出独特的核性质，与测试自然界的对称性高度相关。我们报告的负载和捕获的单个$^{232}$ Th $^+$离子在线性保罗陷阱，嵌入和同情冷却的小晶体的捕获$^{40}$钙$^+$离子。被捕获的Th离子以非破坏性的方式从晶体发射的激光诱导Ca荧光图案中的空隙中识别，或者，当从Paul阱提取离子并将它们引导到外部检测器中时，通过飞行时间信号识别。我们已经装载和处理了总共231个单独的Th离子。我们达到了$\gtrsim 95\, \%$的飞行时间检测效率，与检测器的量子效率一致。共振冷却技术有望应用于其他同位素和Th的各种电荷态，为进一步研究$^{229m}$ Th.
2018-07-16 physics.atom-ph quant-ph
$^{174}\mathrm{Yb}^+$-$^{113}\mathrm{Cd}^+$ sympathetic-cooling bi-species Coulomb crystal applied to microwave frequency standard
报道了以$^{174}\mathrm{Yb}^+$离子为冷却剂的$^{174}\mathrm{Yb}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$双组分库仑晶体的制备，并验证了其作为$^{113}\mathrm{Cd}^+$共振冷却微波频率标准的应用潜力。$^{113}\mathrm{Cd}^+$离子被捕获在中心，这大大减少了RF加热和$^{113}\mathrm{Cd}^+$离子所经受的过度微动。在该方案下，由于二阶多普勒效应引起的不确定性被降低到$5\times10^{-16}$，这代表了比交感冷却的$^{40}\mathrm{Ca}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$晶体提高一个数量级。二阶塞曼效应对微波离子频标的不确定度贡献最大，其不确定度被减小到$4\times10^{-16}$。相关AC斯塔克位移不确定度估计为$4\times10^{-19}$。这些结果表明，使用$^{174}\mathrm{Yb}^+$作为$^{113}\mathrm{Cd}^+$的冷却剂离子是非常优越的，并确认了采用$^{174}\mathrm{Yb}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$双组分晶体的交感冷却镉离子微波时钟系统的可行性。
2023-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Direct observation of atom-ion non-equilibrium sympathetic cooling
交感冷却是系统和较冷的浴之间的能量交换过程。我们在原子-离子实验中研究了这一基本过程，该实验中系统由单个离子组成，被捕获在射频Paul阱中，并在~200 K的相干态下制备，浴是μK温度下的超冷原子云。我们直接观察交感冷却动力学与单次能量测量在一个，几个，在两个不同的制度碰撞。在一种情况下，碰撞主要冷却系统，非常有效的动量传递导致仅在少数碰撞中冷却。在另一种情况下，由于在离子阱的振荡电场存在下原子-离子碰撞的非平衡动力学，碰撞可以冷却和加热系统。虽然我们的大部分观测结果与硬球（朗之万）碰撞的分子动力学模拟吻合得很好，但散射角分布的测量揭示了超出朗之万模型的前向散射（掠射）碰撞。这一工作为进一步利用受控原子-离子系统研究非平衡态和碰撞动力学奠定了基础。
2018-01-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic laser-cooling of graphene with Casimir-Polder forces
我们提出了一个方案，通过真空力主动冷却的基本弯曲（平面外）模式的石墨烯片。我们的设置包括在一个冷原子云放置在靠近石墨烯片在几微米的距离。原子通过Casimir-Polder力耦合到石墨烯膜。通过推导出一组自洽的方程，控制原子气体的动力学和石墨烯的弯曲模式，我们表明可以通过主动（激光）冷却原子气体从室温冷却石墨烯。通过选择正确的实验参数，我们能够将石墨烯片冷却到约60微开尔文。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic and swap cooling of trapped ions by cold atoms in a MOT
一个冷却和捕获的离子和原子的混合系统，为离子辅助冷化学和新颖的多体研究铺平了道路。由于单个俘获机制的不同，被俘获的原子明显比被俘获的离子冷，因此在组合系统中，强的二元离子$-$原子相互作用导致从离子到原子的热流。相反，被捕获的离子也可以被冷原子碰撞加热，使离子和原子之间的平衡变得有趣。在这里，我们的实验表明，铷离子（Rb $^+$）冷却接触磁光捕获（MOT）Rb原子，相反的一般预期的离子加热等离子和原子质量。从理论上解释了冷却机理，并用数值模拟加以验证。共振电荷交换（RCx）碰撞，它允许交换冷却的离子与原子，其中一个单一的掠射碰撞事件带来的快速离子休息的重要性进行了讨论。
2011-12-26 physics.atom-ph quant-ph
Image-current mediated sympathetic laser cooling of a single proton in a Penning trap down to 170 mK axial temperature
本研究实现了彭宁阱中单个质子经激光冷却铍离子协同冷却至170 mK轴向温度，较前纪录提升15倍，为奇异粒子高精度测量奠定基础。
2023-10-16 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Effective microscopic models for sympathetic cooling of atomic gases
在热浴存在下的系统的热化一直是许多理论研究的主题，特别是在固态物理的框架中。在这种情况下，存在一个大的带宽的频率分布的谐振子schematizing热浴是至关重要的，强调在Caldeira-Leggett模型。相比之下，原子阱中的超冷气体以明确定义的频率振荡，因此似乎不在卡代拉-莱格特范式之内。我们引入相互作用哈密顿，使我们能够适应模型的原子物理学框架。这些模型的内在非线性区分他们从原来的Caldeira-Leggett模型，并要求一个非平凡的稳定性分析，以确定有效的范围内的模型参数。这些模型允许分子动力学模拟的混合物的超冷气体，这是当前的相关性，优化共振冷却退化玻色-费米混合物。
2015-10-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Selforganisation and sympathetic cooling of multispecies ensembles in a cavity
我们预测并发自组织和冷却的多物种合奏的激光照射的偏振粒子内的高Q腔模式。激光到腔中的共振集体散射产生光学势，该光学势在阈值泵浦功率以上将均匀的颗粒分布转换为所有成分的结晶顺序。添加任何质量和温度的额外粒子总是降低自形成所需的泵浦功率，并允许同时捕获原子，对于这些原子，高相空间密度是容易获得的，与许多其他种类的原子、分子或甚至可极化的纳米颗粒组合。集体散射导致不同物种之间的能量交换，而没有直接的碰撞相互作用。我们分析计算的阈值条件，能量通量和由此产生的平衡相空间分布，并表明，腔介导的能量转移增强了重粒子的冷却，通过添加轻粒子形成一个冷水库。广泛的数值多体模拟支持我们的动力学分析模型的结果。
2011-06-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Initialization of quantum simulators by sympathetic cooling
在量子模拟器上模拟计算上难以处理的多体问题具有巨大的潜力，可以深入了解物理，化学和生物系统。虽然在量子模拟器内实现哈密顿动力学已经在许多实验中得到证明，但是将量子模拟器初始化为合适的量子态的问题迄今为止仍然大多未解决。在这里，我们表明，已经有一个单一的耗散驱动的辅助粒子可以有效地准备在一个低能量状态的量子模拟器在很大程度上任意的哈密顿。我们证明了我们的方法的可扩展性，并表明它是强大的对不需要的源的退相干。虽然我们的初始化协议在很大程度上是独立的物理实现的模拟设备，我们提供了一个实施例的捕获离子量子模拟器。
2020-03-26 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Low temperature dynamics and laser-cooling of two-species Coulomb chains for quantum logic
本文从量子逻辑的角度研究了囚禁在线性Paul阱中的由两种离子组成的线性离子链的集体振荡性质。我们广泛讨论了链的共振冷却和非谐性对激光冷却和量子信息处理的影响。
2000-05-24 quant-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
A robust method to reach the motional quantum regime of (anti-)protons in cryogenic multi-Penning traps
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
本文提出了一种稳健的冷却方案，通过扫掠势阱频率实现从低温到运动量子态的高效冷却，应用于(反)质子的量子极限测试。
2026-02-26 quant-ph
Optomechanical Cavity Cooling of an Atomic Ensemble
我们证明了原子系综的单个集体运动模的腔边带冷却，直到平均声子占有数为2.0（-0.3/+0.9）。这两个最小占用数和所观察到的冷却速率是在良好的协议与光机模型。冷却速率常数与系综的总光子散射速率成正比，表明了光致冷却过程的合作性质。我们推导出腔冷却的基本限制，无论是集体模式，或同情，单原子自由度。
2011-07-23 quant-ph
Dual-Species, Multi-Qubit Logic Primitives for Ca+/Sr+ Trapped-Ion Crystals
我们证明了关键的多量子位量子逻辑原语的双物种捕获离子系统的基础上$^{40}$钙+和$^{88}$锶+离子，使用两个光学量子位量子逻辑控制频率在红色到近红外范围。所有的电离，冷却和控制波长在一个波段类似的两个物种和可见光中心，并具有良好的质量比交感冷却，这对是一个有前途的候选人可扩展的量子信息处理。基于Moelmer-Soerensen相互作用和低温表面电极阱的同种和双物种两量子比特门，通过生成纠缠态的保真度来表征;我们在Ca+ - Ca+和Sr+ - Sr+门中分别实现了98.8（2）%和97.5（2）%的保真度。对于类似的Ca+ - Sr+栅极，我们实现了94.3（3）%的保真度，并且在Sr+ - Ca+ - Sr+晶体配置中实施用Ca+交感冷却离子执行的Sr+ - Sr+栅极，我们实现了95.7（3）%的保真度。这些基元形成了一组捕获离子能力，用于具有交感冷却和辅助读出的逻辑或用于一般量子计算和通信应用的状态转移。
2019-05-30 physics.atom-ph quant-ph
Dissipation-assisted quantum gates with cold trapped ions
结果表明，通过同时施加两个激光场，可以一步实现两个量子比特的相位门和冷囚禁离子的基态之间的SWAP操作。在门操作期间的冷却是可能的，而不干扰计算，并且该方案不需要用于交感冷却的第二离子种类。相反，冷却激光器甚至稳定了系统的期望时间演变。这提供了与离子到共同振动模式的反耦合常数几乎相同数量级的门操作时间。
2002-09-19 quant-ph
Towards Quantum Logic Inspired Cooling and Detection for Single (Anti-)Protons
我们讨论基于激光和量子逻辑启发冷却和检测方法服从单（反）质子。这些将适用于例如基于g因子的CPT不变性测试，如目前在BASE协作中所追求的。为此，我们探索了Heinzen和Wineland（1990）提出的单（反）质子与原子离子的交感冷却。
2021-07-19 physics.atom-ph quant-ph
Quantum displacement sensing and cooling in 3D levitated cavity optomechanics
超高灵敏度检测腔光学力学中的量子尺度位移，优化了测量反作用和输入量子噪声的不精确性的组合误差。这设置了众所周知的标准量子限制（SQL）。普通量子腔光学力学允许沿着腔轴的单个自由度的冷却和检测。然而，最近的一项突破允许悬浮纳米颗粒的量子基态冷却[Delic等人，arxiv：1911.04406]，其特征是独特的3D，沿着$x$、$y$和$z$轴耦合。我们调查目前的实验，并表明，基本的行为是远离独立的1D组件和接地状态的冷却和传感分析必须考虑-到目前为止被忽视的- 3D杂交效应。我们研究了额外的3D光谱贡献，并发现直接和间接的杂交途径可以破坏性地干扰在某些参数下抑制3D效应，以接近并可能超过SQL。我们确定了一个交感神经冷却机制，可以增强冷却较弱的耦合模式，所产生的光学机械诱导的相关性。
2019-11-28 quant-ph
Cavity-Enhanced Long-Distance Coupling of an Atomic Ensemble to a Micromechanical Membrane
我们讨论了一个混合量子系统，其中位于光学腔中的介质膜耦合到被困在光晶格中的远距离原子系综。这种耦合是通过晶格激光器的边带光子交换来实现的，并且通过腔的精细度以及原子数的平方根来增强。除了观察两个系统之间的相干动力学，人们还可以通过激光冷却原子来开启定制的耗散，从而允许膜的共振冷却。由此产生的冷却方案不需要解决边带条件的腔，这放松了在标准光机械腔冷却的约束。我们提出了一个量子力学处理这个模块化的开放系统，考虑到占主导地位的不完善之处，并确定最佳的操作点相干动力学和交感冷却。特别是，我们发现，基态冷却的低温预冷膜是可能的现实参数。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout in the $\textit{omg}$ architecture
University of Oregon（俄勒冈大学）
该研究在omg架构中实现了电路中间的基态冷却与辅助量子比特读出，为囚禁离子容错量子计算机提供了关键基础操作。
2026-08-14 quant-ph
A hybrid quantum system formed by trapping atoms in the near-field of a levitated nanosphere
该研究提出利用悬浮纳米球近场光学势耦合冷原子，通过蓝失谐光场将碰撞截面提升八个数量级以实现微开尔文协同冷却，并用双光场构建束缚的纳米球-原子混合量子系统。
2020-05-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cold atoms as a coolant for levitated optomechanical systems
光阱介电体非常适合于在超高真空环境中达到其质心运动的量子状态。我们表明，基态冷却的光学捕获的纳米球是可以实现的，当在室温下开始时，通过共振冷却的冷原子气体光学耦合到纳米粒子。不同于腔冷却在解决边带限制，这个系统只需要一个适度的腔精细度，它允许冷却被关闭，允许随后观察强耦合的原子和球之间的动力学。冷却到量子基态的纳米球可能在量子信息科学或精密传感方面有应用。
2014-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Dissipative dynamics of atomic Hubbard models coupled to a phonon bath: Dark state cooling of atoms within a Bloch band of an optical lattice
分析了光晶格最低布洛赫带原子的激光辅助共振冷却方案。该方案借鉴了子反冲激光冷却的思想，在晶格中的原子耦合到BEC库的新环境中实施它们。在该方案中，布洛赫带之间的原子激发取代了正常激光冷却中原子的内部结构，光子的自发发射被BEC库中激发的产生所取代。我们分析了许多玻色子和费米子的冷却过程，并获得了可能的温度对应于我们的模型中的布洛赫带宽的一小部分。这个系统可以看作是一个多体开放量子系统的新实现。
2006-12-11 cond-mat.other quant-ph
Data-insensitive cooling of polar molecules with Rydberg atoms
本文提出利用里德伯原子与极性分子间的状态不敏感相互作用实现协同冷却，在不破坏分子量子信息的前提下延长混合光镊阵列中的量子计算与模拟时间。
2025-07-21 physics.atom-ph quant-ph
