Programmable few-atom Bragg scattering and ground-state cooling in a cavity
本研究将tweezer阵列与高协同度环形腔结合,实现了可编程少原子的高度定向Bragg散射,并通过腔边带冷却将原子运动冷却至接近基态,为量子光学、计量和计算提供了新平台。
2025-08-14 physics.atom-ph quant-ph
Bragg-Scattering conversion at telecom wavelengths towards the photon counting regime
利用光子计数器对高非线性光纤中的布拉格散射四波混频进行了实验研究。我们探索这个过程中的连续波信号在宏观和衰减制度,与23 nm的波长偏移的偏振依赖性。我们测量的平均光子数每秒在不同的泵浦偏振配置同意以及基于经典模型的理论和数值预测。我们讨论了这些不同的偏振配置下的噪声的影响。
2012-11-21 physics.optics quant-ph
Momentum transfer using chirped standing wave fields: Bragg scattering
我们考虑使用频率啁啾驻波场的动量传递。提出了一种基于布拉格散射的新型原子分束器和反射镜方案。结果表明,在一个相互作用区中,一定数量的光子动量可以转移到原子上。
2002-09-19 quant-ph
Quantum Nondemolition State Measurement via Atomic Scattering in Bragg Regime
提出了一种利用原子散射测量量子化腔场态的非破坏方案。我们的工作将腔场的QND测量从基于一阶Bragg偏转的Fock态[9]扩展到基于任意阶Bragg偏转的任何量子态。此外,提供了一组实验参数以在目前可用技术的框架内进行实验。
2002-04-09 quant-ph
Phase-sensitive detection of Bragg scattering at 1D optical lattices
本文报道了在一维原子晶格中观察到的布拉格散射。冷原子被光学偶极力限制在激光驱动高精细度环形腔中两个反向传播模产生的驻波的波腹处。通过外差的布拉格散射光与参考光束,我们得到详细的信息,由布拉格散射过程中所赋予的相移。由于处于兰姆-迪克区的深处,散射光不会因单个原子的运动而变宽。相比之下,我们已经检测到的原子光栅的全局平移运动的签名。
2004-10-22 quant-ph
Entangling Two Bose-Einstein Condensates by Stimulated Bragg Scattering
我们提出了一个利用布拉格光的散射纠缠两个空间分离的玻色-爱因斯坦凝聚体的实验。当两个凝聚体中的布拉格散射被一个共同的探针激发时,由于两个凝聚体之间的量子通信,两个凝聚体中产生的准粒子会纠缠在一起。纠缠被证明是显着的,发生在数量和正交相位变量。我们提出了两种方法来检测所产生的纠缠。
2002-06-20 cond-mat quant-ph
Dimensional Crossover in Bragg Scattering from an Optical Lattice
我们研究了一维光晶格中的布拉格散射。在激光驱动的高精细度腔中,冷原子被光学偶极力限制在驻波的波腹处。原子在驻波的波腹处排列成一串煎饼状的层。入射到该链上的激光被部分布拉格反射。我们观察到这种布拉格反射的角度依赖性,这是不同的是什么是已知的结晶固体。在固体中,散射层可以无限扩展(3D极限)。这对于由点状散射点的一维线性链构成的光晶格通常不是真的。通过显式的结构因子计算,我们得到了一个广义布拉格条件,这是有效的中间制度。这使我们能够从布拉格散射光的角度依赖性确定原子晶格的纵横比。
2005-06-07 quant-ph
Spectral singularities and Bragg scattering in complex crystals
在具有复周期势的非厄米哈密顿算符中,可能会出现破坏布洛赫-弗洛凯态完整性的谱奇异性。在这里,建立了一个等价的复杂的晶体和布拉格衍射图案中出现的世俗的光谱奇异性之间。阐述了PT对称复杂晶体中波包散射过程中的谱奇异性特征。
2010-01-06 quant-ph
Multiple Reflections and Diffuse Scattering in Bragg Scattering at Optical Lattices
我们研究了一维原子晶格中的布拉格散射。冷原子被光偶极力限制在激光驱动腔内产生的驻波的波腹处。原子排列成透镜状的层阵列,位于驻波的波腹处。以明确定义的角度入射到该阵列上的光被部分布拉格反射。我们测量的反射率高达30%。与以前致力于薄光栅极限的实验[S. Slama等人,物理修订版信函94,193901(2005)],我们现在研究以原子层之间的光束的多次反射为特征的厚光栅极限。原则上,多次反射产生光子阻带,其在布拉格衍射光谱中表现为由于不同反射路径之间的相消干涉而导致的不对称性和最小值。我们发现,接近共振,但无序有利于漫散射,阻碍相干多重散射,并阻碍光子带隙内的自发发射的特性抑制。
2005-11-29 quant-ph
Guided matter wave inertial sensing in a miniature physics package
我们描述了一种超紧凑型($\sim 10$ cm $^3$物理包)惯性传感器的基础上,在几乎整个干涉仪周期的光晶格内引导原子物质波。我们展示了高达8 $\hbar k$光子动量的大动量转移(LMT)与布拉格脉冲和布洛赫振荡的组合,具有更大数量的光子的可扩展性。在动量转移步骤之间,我们将原子保持在共同运动的光晶格波导中,使得原子仅在布拉格脉冲期间处于自由空间中。我们的引导物质波方法为动态环境中的原子惯性传感铺平了道路,在动态环境中,未被捕获的原子将很快与微型腔室的壁碰撞。
2020-06-02 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement detection by Bragg scattering
我们展示了如何测量[P. Krammer et al.,物理修订版信函103,100502(2009)]用于使用光子散射检测自旋链中的纠缠。此外,该程序允许测量自旋阵列的两点关联函数。该建议可以在现有的实验平台上实现保罗陷阱中的离子链或光晶格中的原子阵列。
2013-05-16 quant-ph
Resonant-amplified and invisible Bragg scattering based on spin coalescing modes
与将具有相反自旋极化的粒子的能级分离的实磁场不同,复场可以导致一种特殊的光谱简并,称为例外点(EP),在该点处两个自旋本征模合并。它允许EP杂质对自旋共振极化的费米子是不可见的散射中心,而对相反极化的费米子则是放大发射极。我们发现,一对共轭EP模式支持谐振相互刺激,作为一个谐振放大器的基础上的正反馈回路的机制。与其他厄米本征模一起,具有EP极化的费米子表现出一些独特的动力学,称为EP动力学。我们构造了几种典型的超晶格,它们是通过在二维厄米特正方形晶格中嵌入EP杂质阵列而形成的。数值模拟表明布拉格散射的共振放大和不可见性。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Tripartite Entanglement in a Bose Condensate by Stimulated Bragg Scattering
我们证明了在弱相互作用的原子气体玻色凝聚体中,用非经典光的布拉格光谱可以使三种不同的多粒子态纠缠。在这三种状态中,两种是对应于凝聚体的两个相反的动量侧模的原子的状态,另一种是输出探测光束的单模光子的状态。我们证明了多粒子纠缠对探测光量子统计的强烈依赖性。我们提出了详细的结果纠缠保持鉴于可能的实验情况。
2001-12-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Large Bragg Reflection from One-Dimensional Chains of Trapped Atoms Near a Nanoscale Waveguide
我们报道了在一维纳米波导附近捕获的冷原子阵列的大布拉格反射的实验观察。通过使用一个光晶格在倏逝场周围的周期几乎相称的共振波长的电光晶体,我们观察到高达75%的反射率的导模。每个原子都表现为部分反射镜,并且大约2000个原子的有序链足以实现有效的布拉格镜。测量的反射光谱作为一个功能的晶格周期和探测偏振的报告。后者显示了纳米级波导的手征特性对这种反射的影响。在耦合到自旋系统的一维波导中控制光子传输的能力将使新的量子网络能力和对远程相互作用产生的多体效应的研究成为可能。
2016-09-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Entanglement in Elastic Electron Scattering: Perturbation theory misses fundamental aspects of Bragg scattering
University Service Centre for Transmission Electron Microscopy, TU Wien(维也纳工业大学透射电子显微镜服务中心);Institute of Solid State Physics, TU Wien(维也纳工业大学固体物理研究所)
该研究提出弹性电子散射的量子处理方法,考虑探针与样品间的纠缠,发现其对相干性和图像衬度有深远影响,尤其在自由演化纳米颗粒的布拉格散射中,常规散射理论不再适用。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Supersymmetric Bragg gratings
描述光波在一维布拉格光栅中散射的耦合模方程的超对称结构。这一特性可以应用于特殊布拉格滤波器和分布反馈(DFB)光学腔的合成。特别地,可以使用多个SUSY(达布-克拉姆)变换来合成在目标频率处具有任何期望数目的谐振的DFB滤波器。作为一个例子,我们描述了一个DFB结构的设计与一组等间距的谐振,即频率梳状传输滤波器。
2015-01-09 physics.optics quant-ph
Neutron Charge Radius Deduced from Interferometric Bragg Reflection Technique
本文考虑了用热中子高精度测量核散射长度和布拉格反射的散射振幅来确定中子均方电荷半径的可能性。利用与Shull在1968年提出的相同的干涉测量技术,可以测量硅中约8个高阶布拉格反射的散射振幅,而没有污染问题。这将提供一个与阿贡-加兴和杜布纳不一致的值一样精确的中子电荷半径值,以及比目前可用的硅的德拜-沃勒因子精确十倍的硅的德拜-沃勒因子。
2002-01-15 cond-mat nucl-ex quant-ph
Raman effects in Quantum Frequency Conversion using Bragg Scattering
本文提出量子力学模型分析光纤Bragg散射频率转换中的Raman效应,发现泵浦与量子场频差小于30 THz时自发Raman噪声严重,并提出交叉偏振泵浦和冷却光纤的缓解方法。
2024-06-05 quant-ph
Suppression of Bragg scattering by collective interference of spatially ordered atoms with a high-Q cavity mode
当N个被驱动的原子同相发射到高Q腔模时,由集体散射产生的腔内场与驱动原子的泵浦产生相消干涉。因此,原子荧光被抑制,腔损耗成为整个系综的主要衰变通道。在显微镜下,3D光强度最小值形成在原子附近,阻止原子激发并形成规则的晶格。当原子衰变率之和超过腔损耗率时,这种效应在原子数较大时更为明显,人们会预期相反的行为。这些结果提供了新的见解,最近的实验集体原子动力学腔。
2007-03-20 quant-ph
High-energy Bragg scattering measurements of a dipolar supersolid
本文对偶极超固体的高能激发光谱进行了实验和理论研究。使用布拉格光谱,我们研究了系统的散射响应的高能量探针,使测量的动态结构因子。我们在实验上观察到,当将接触相互作用从普通的玻色-爱因斯坦凝聚体调谐到超固态时,响应连续减小。然而,观察到的减少速度比博戈留博夫-德-热内理论理论预测的要快。基于一个直观的半解析模型和实时模拟,我们主要归因于这种差异的平衡相动力学,这虽然不影响系统的全局一致性,减少其响应。
2020-05-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Rayleigh superradiance and dynamic Bragg gratings in an end-pumped Bose-Einstein condensate
我们在实验上研究了玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)在一个新的参数范围内的超辐射瑞利散射,其中泵浦损耗和端射模之间的光子交换是重要的。通过实验和模拟,我们表明,集体原子光耦合导致自组织形成的动态布拉格光栅内的样品。这些光栅导致BEC内的泵浦光子和光学谐振器结构的有效反向散射。
2008-10-31 cond-mat.other quant-ph
Propagation of nanofiber-guided light through an array of atoms
我们研究了纳米纤维引导的光通过原子铯阵列的传播,同时考虑到超精细能级$6S_{1/2}F=4$和$6P_{3/2}F'=5$的$D_2$线之间的跃迁。我们推导出耦合模传输方程,输入输出方程,散射矩阵,传输矩阵,以及在线性,准静态,弱激发制度的引导场的反射和透射系数。我们发现,当原子基态子能级布居数的初始分布是平坦的时,在线性相干散射过程中,沿平行于原子位置径向的主轴$x$和垂直于原子位置径向的主轴$y$的准线性偏振不相互耦合.当引导探测场沿长主轴$x$准线偏振时,前向和后向散射具有不同的特性。我们发现,当阵列周期远离布拉格共振时,后向散射较弱。在布拉格共振下,大部分被引导的探测光可以在宽的场失谐区域中被反射回来,即使存在到辐射模式的不可逆衰减通道。当原子数足够大时,可以形成两种不同的带隙,其性质取决于引导探测场的极化。
2014-11-19 physics.optics quant-ph
Unitary work extraction from a Generalized Gibbs Ensemble using Bragg scattering
研究了在幺正操作下可积量子系统的功提取问题。作为一个模型系统,我们考虑非相互作用的费米子在一维。由于它的可积性,这个系统在扰动后不会热化,即使它确实达到了可以用广义吉布斯熵(GGE)描述的稳定状态。这样的GGE有一个多余的自由能相比,热状态,我们建议提取这种能量通过应用布拉格脉冲。我们展示了如何在GGE中所有可用的工作可以在绝热极限中提取,而在有限的时间内留下一些多余的能量。未提取的工作达到绝热极限作为一个幂律的指数$z=-2$的小系统和$z=-1$在热力学极限。两个不同的协议相结合的布拉格操作进行比较,在某些系统中,在效率上出现了广泛的差异。从未提取的功和熵产生,温度的概念被定义和比较系统的玻尔兹曼-吉布斯温度。
2017-04-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Cooperative scattering measurement of coherence in a spatially modulated Bose gas
用超辐射散射测量了从光晶格中释放的玻色气体的相关性。选择条件使得在用于衍射的布拉格角处的初始入射光泵浦之后,由于物质波放大和模式竞争,进入布拉格衍射模式的超辐射散射占优势。超辐射散射增益的时间分析揭示了由于晶格位置之间的初始缺乏相干性而导致的周期性振荡和阻尼。这样的阻尼是用于表征一阶空间相关性在我们的系统中的一个晶格周期的精度。
2011-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Electromagnetically induced transparency for guided light in an atomic array outside an optical nanofiber
研究了在电磁感应透明条件下,光场在光学介质附近的三能级原子阵列中的传输。我们检查两个方案的原子水平和场偏振的引导探测场是准线性极化沿长或短主轴,这是平行或垂直,分别向原子位置的径向方向。我们的数值计算表明,200个铯原子在一个线性阵列的长度为100 $μ$ m,在200 nm的距离,从表面的半径为250 nm的激光器可以减慢被引导的探测光的速度约$3.5\times 10^6$的一个因素(相应的群延迟约为1.17 $μ$ s)。在布拉格共振附近,很大一部分被引导的探测光可以以负群延迟被反射回来。反射场的反射率和群延迟与探测场的传播方向无关。然而,当输入引导光沿着长主轴准线性偏振时,透射场的透射率和群延迟基本上取决于探测场的传播方向。在布拉格共振条件下,在适当的内部状态下制备的原子阵列即使在无限大的原子数的限制下也可以传输沿主偏振方向在一个特定方向上偏振的引导光。被引导的光通过原子阵列的传输的方向性是被引导的光场的纵向分量的存在以及场偏振和原子偶极矢量两者的椭圆率的结果。
2015-05-17 physics.optics quant-ph
Precision atomic gravimeter based on Bragg diffraction
提出了一种基于自由落体冷原子相干布拉格衍射的精密重力仪。传统上,原子重力仪通过驱动两个内部原子状态之间的跃迁,使用受激拉曼跃迁来分离动量空间中的云。布拉格干涉仪仅利用单个内部状态,因此不易受环境扰动的影响。在这里,我们表明,从磁光阱中提取的原子使用加速光晶格是一个合适的源布拉格原子干涉仪,允许有效的分束和随后的分离的动量状态的检测。尽管原子衍射固有的多状态的性质,我们能够建立一个马赫-曾德尔干涉仪使用布拉格散射,实现了灵敏度的重力加速度的$Δg/g = 2.7\times10^{-9}$与1000秒的积分时间。该装置还可以通过对光脉冲序列的简单修改而转换为重力梯度仪。
2012-07-06 physics.atom-ph quant-ph
Large-momentum-transfer atom interferometers with $μ$rad-accuracy using Bragg diffraction
本文提出解析模型以理解和优化大动量转移布拉格原子干涉仪,实现从毫弧度到微弧度精度的提升,并确定噪声极限及系统误差抑制方法。
2022-08-16 physics.atom-ph quant-ph
Anisotropy in scattering of light from an atom into the guided modes of a nanofiber
本文研究了铯原子在$D_2$线的超精细能级$6S_{1/2}F=4$和$6P_{3/2}F'=5$之间跃迁到铯原子导模时的导光散射。我们表明,从原子的引导光的散射率在稳态制度到导模是不对称的,相对于向前和向后的方向,并依赖于探测场的偏振。前向和后向散射之间的不对称性是原子的复杂跃迁结构和导模轮廓函数的纵向分量的存在的结果。在二能级原子的情况下,当原子偶极矩阵元矢量是包含光纤轴和原子位置的平面中的复矢量时,进入前向和后向导模的自发发射速率(以及因此散射速率)彼此不同。
2014-07-31 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Scattering of light and atoms in a Fermi-Dirac gas with BCS pairing
本文从理论上研究了超流态下费米-狄拉克气体的光学性质。我们计算了对标准柱密度的磁化率结果的量子统计修正。我们还考虑了原子的布拉格衍射,通过光激发的两个相交的激光束之间的光子跃迁。不同内能级原子间的Bardeen-Cooper-Schrieffer配对放大了非相干散射过程。费米-狄拉克气体的吸收谱线宽度被展宽和移动。Bardeen-Cooper-Schrieffer配对引入了一个碰撞局域场位移,它可能会戏剧性地支配洛伦兹-洛伦兹位移。对于布拉格光谱的情况下,静态结构函数可能会显着增加,由于超流性的近前向散射。
1999-11-19 cond-mat physics.atom-ph quant-ph
Atomic Raman scattering: Third-order diffraction in a double geometry
在回射方案中,原子拉曼衍射由于与非共振动量的额外耦合而采用了布拉格衍射的一些性质。因此,双拉曼衍射必须在布拉格型制度中进行。利用这种机制,双拉曼允许共振高阶衍射。我们从理论上研究的情况下,三阶衍射,并比较它的一阶以及一系列的一阶脉冲引起的相同的动量转移作为三阶脉冲。事实上,三阶衍射构成了超冷原子衍射和基于大动量转移的干涉测量的竞争工具,因为与序列相比,它允许降低实验的复杂性以及衍射过程的总持续时间。
2022-09-07 physics.atom-ph quant-ph
Light Manipulation via Tunable Collective Quantum States in Waveguide-Coupled Bragg and Anti-Bragg Superatoms
本文实验研究由八个超导人工原子构成的一维波导量子电动力学系统,通过设计布拉格与反布拉格两种原子间距并调控原子频率,实现了集体诱导透明和宽带光子带隙等可调光操控现象,展示了其在量子器件中的应用潜力。
2025-07-01 quant-ph
Tunable photon scattering by an atom dimer coupled to a band edge of a photonic crystal waveguide
针对光子晶体波导与任意间距原子二聚体耦合系统,研究弱激发区能级及衰减率特性,聚焦布拉格与反布拉格情形下的辐射态、完美透射等现象,量化缺陷影响,为新型量子物质-光界面提供可调光子散射方案。
2025-02-13 quant-ph
Creating and probing long-range order in atomic clouds
超冷原子与高Q光学环形腔中的光模相互作用可以使它们的运动同步。这种集体行为使得该系统在量子计算应用中非常有趣。本文致力于集体耦合的研究。我们报告的集体动力学的第一次观察和实现的激光器,其增益机制是基于集体原子反冲。我们表明,如果原子受到摩擦力,从无序分布开始,它们自发地形成一个移动的密度光栅。此外,我们证明了一维原子密度光栅可以通过布拉格散射探测。通过外差的布拉格反射光与参考光束,我们得到详细的信息引起的布拉格散射过程中的相移。
2005-11-29 quant-ph
Light scattering by ultracold atoms in an optical lattice
从理论上研究了光晶格中光子与超冷原子的线性光散射。一个完整的量子理论的原子-光子相互作用的Mott绝缘体-超流体相变的晶格中的原子状态的函数,和光子散射截面的能量和发射方向的函数进行评估。将该理论的预测与最近关于飞行时间测量中布拉格散射的工作的理论结果[A.M. Rey,{ \it et al.},A { \bf 72},023407(2005)]。我们表明,当执行布拉格光谱与光散射,光子反冲引起一个额外的原子网站跳跃,这可以干扰普通的物质波隧穿,并可以显着影响光子散射截面。
2009-12-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin effects in Kapitza-Dirac scattering at light with elliptical polarization
本文研究了布拉格区中具有相同强度、波长和偏振度的椭圆偏振电磁波在两种不同的装置中的Kapitza-Dirac效应。在第一个设置中,电场分量的反向传播波具有相同的旋转方向,我们发现不同的自旋效应。散射电子和非散射电子的自旋分别以布拉格反射拉比频率的量级的频率进动。当反向传播波的电场分量具有相反的旋转方向时,这是第二种考虑的设置,驻波具有线性偏振,并且不能观察到自旋效应。我们的结果是基于含时Dirac方程的数值解和相对论Pauli方程的解析解,该方程考虑了相对论效应。
2015-10-28 quant-ph
Atom interferometers in weakly curved spacetimes using Bragg diffraction and Bloch oscillations
本文提出一种基于参数化后牛顿形式的系统方法,自动推导弱弯曲时空中基于布拉格衍射和布洛赫振荡的原子干涉仪的所有相对论相位,并针对多种干涉仪构型及不同基线长度进行了案例验证与比较。
2024-02-07 gr-qc quant-ph
Identifying topological edge states in 2D optical lattices using light scattering
我们最近在一封信[物理评论快报108 - 255303]中提出了一种新的方案来检测光晶格中的拓扑边缘状态,该方案基于布拉格光谱学的推广。本文的范围是提供一个更详细的和教学的描述系统-霍夫施塔特光晶格-和探测方法。我们首先证明了在二维光晶格中的超冷气体在合成磁场作用下拓扑边缘态的存在。边缘状态的显着的鲁棒性被验证为各种外部限制电位。然后,我们描述了一种特定的激光探针,由拉盖尔-高斯模式的两个激光器制成,它捕获这些边缘状态的明确特征。特别是,由此产生的布拉格光谱提供了边缘状态的色散关系,建立其手性性质。为了使布拉格信号在实验上可检测,我们引入了一种“搁置法”,它可以同时传递角动量和改变原子内部的状态。该方案允许直接可视化选定的边缘状态在黑暗的背景下,拓扑绝缘相,提供了一个指导性的观点,在固态实验中不可访问。
2013-02-11 cond-mat.quant-gas quant-ph