Synchronization of atomic quantum systems in multi-site optical trapping potentials
先进的量子技术,如量子模拟,计算和计量学正在蓬勃发展的实施大规模配置的相同的量子系统。原子和分子的集合具有具有相同的固有性质的优点,但也需要放置在相同的环境中。在这项工作中,我们提出了一个强大的抑制退相效应和显着增加的相干时间的中性原子系综的光阱阵列。由光阱势引起的差分斯塔克位移的补偿是通过将第二近共振光场叠加到远失谐的捕获光上来实现的。通过Ramsey光谱分析二维偶极阱阵列中$^{85}$ {Rb}原子系综的超精细态相位演化,证明了所实现的相干演化同步.这里提出的实验方法不需要存在所谓的魔波长,并可扩展到其他原子物种被困在各种偶极陷阱配置的任意波长。
2019-05-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Mapping atomic trapping in an optical superlattice onto the libration of a planar rotor in electric fields
我们发现,两个看似无关的问题-在光学超晶格(OSL)中的原子的捕获和平面刚性转子在组合电场和光场的振动-同构的哈密顿量。由空间周期相差两倍的光晶格的干涉形成,OSL产生通过AC斯塔克效应作用于原子平移的周期势。后者的系统,也被称为广义平面摆(GPP),是通过使一个平面刚性转子组合定向和对齐的相互作用,由于转子的永久和感应电偶极矩与组合场的耦合。映射使得有可能建立对应关系的概念开发的两个eigenproblems单独,如本地化的一方面和方向/对齐的另一方面。此外,由于GPP问题是条件准精确可解的(C-QES),所以OSL中的原子囚禁也是条件准精确可解的,我们利用对应性和准精确可解性将光学超晶格中的超冷原子作为半有限能隙系统来处理.该系统的能带结构由本征能量和它们的真正的和避免的交叉之前获得的GPP作为Whittaker-Hill方程的解析解。这些解决方案的特点都压缩和隧道的原子被困在一个光学超晶格,并铺平了道路,以解析形式解开他们的动力学。
2022-09-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Preparation of atomic Fock states by trap reduction
我们描述了在一维中用强相互作用玻色子或自旋极化费米子制备原子数态。该过程是基于一个组合的削弱和压缩的捕获潜力。对于所得到的态,得到了完整的原子数分布。从未知数量的粒子$N_i$开始,我们优化了导致最终陷阱中$N_f$粒子的Fock态的捕获电势的突然变化。非零温度效应以及不同的光滑捕获势进行了分析。提供了一个简单的标准,以确保强大的物理现实的陷阱准备的Fock状态。
2009-01-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Trapping and imaging single dysprosium atoms in optical tweezer arrays
本研究在532 nm光镊阵列中成功捕获并成像了单个镝原子,利用镧系元素特有的各向异性光位移调节微分光位移以实现近魔幻或魔幻偏振,为量子物理研究开辟了新方向。
2023-10-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Strongly confined atomic localization by Rydberg coherent population trapping
在这封信中,我们调查的可能性,以实现强限制的原子局域化使用相互作用的里德伯原子在相干布居陷阱(CPT)的阶梯配置,其中驻波(SW)被用作耦合场在第二腿的阶梯。依赖于由范德华力(vdW)相互作用引起的里德堡能级能移的补偿程度,通过耦合场失谐,我们区分两种抗封锁制度,即部分抗封锁(PA)和完全抗封锁(FA)。虽然这两种制度都可以实现紧密局部化区域的周期性图案,但PA允许更快地收敛空间限制,从而为更高的里德堡能级产生高分辨率的里德堡态选择性超局部化制度。相比之下,对于较低的里德伯能级的PA导致光谱线宽的异常变化,证实了使用稳定的最高状态来实现超局域化制度的重要性。
2020-06-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Tunneling, self-trapping and manipulation of higher modes of a BEC in a double well
在四模近似下,研究了囚禁在一维对称双势阱中的原子玻色-爱因斯坦凝聚体,发现两个基态模的半经典动力学性质受到两个激发模的宏观占据的强烈影响.特别是,两个激发模式的添加已经揭示了与耗散对冷凝物的影响有关的特征。在一般情况下,我们发现一个丰富的动力学,包括拉比振荡,混合约瑟夫森拉比制度,自陷,混沌行为,和存在的不动点。我们研究了如何通过控制基态的原子布居来操纵激发态原子的动力学。
2013-12-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Self-trapping of excitations: Two-dimensional quasiparticle solitons in an extended Bose-Hubbard dimer array
考虑到一个二维玻色-哈伯德旋量晶格与弱近邻相互作用和网站之间没有粒子转移,我们从理论上研究的能量从一个初始激发的二聚体,其余的晶格。超过临界相互作用强度,低能量的现场激发迅速分散在整个阵列,而更强的激发自陷,导致局部能量呼吸子和孤子。这些结构是光子晶格中离散的二维孤子的准粒子模拟。完整的多体模拟还证明了单粒子熵的局部化。
2016-12-20 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Trapping of Single Atoms in Metasurface Optical Tweezer Arrays
Columbia University(哥伦比亚大学)
本研究展示了通过全息超材料生成的光学镊阵列,实现了超过1000个锶原子的捕获,具有高均匀性和任意几何排列能力,为大规模量子应用提供支持。
2025-08-11 cond-mat.quant-gas physics.app-ph physics.atom-ph
Photon-induced Self Trapping and Entanglement of a Bosonic Josephson Junction Inside an Optical Resonator
研究了光子对光学谐振腔中玻色约瑟夫森结中原子的动力学和基态的影响。该系统的设计方式是通过改变腔内光子的数量来调整原子隧穿。在这种结构中,腔光子是一种新的控制手段,它既可以用来诱导自陷解,又可以用来驱动基态从原子相干态到薛定谔猫态的跃迁。这是实现的,对于合适的设置配置,与原子间的相互作用弱于在没有腔的情况下所需的。对纠缠熵的研究证实了这一点。在激光的存在下,这个量子指标达到其最大值(这标志着猫状状态的形成,并在半经典水平上,自陷的开始)的吸引力小于裸结。
2015-11-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Trapping single atoms on a nanophotonic circuit with configurable tweezer lattices
纳米光子学附近的被困原子形成了一个令人兴奋的平台,用于自下而上合成强相互作用的量子物质。诱导可调谐的长程原子-原子与光子相互作用的能力为探索多体物理和量子光学提供了机会。在这里,我们实现了一个可配置的光镊阵列在一个平面光子电路定制冷原子集成和控制的捕获和高保真成像的一个或多个原子直接在光子结构上的阵列。使用光传送带由一个移动的光晶格内的镊子势,我们表明,单个原子可以从一个水库运输到附近的光子接口,潜在地允许无缺陷的原子纳米光子混合晶格的合成。我们的实验平台可以与普通的平面光子波导和谐振器集成,有望实现片上多体量子光学和量子技术的应用。
2019-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Guiding and Trapping Electron Spin Waves in Atomic Hydrogen Gas
我们在0.26 ~ 0.6 K的温度范围内对压缩到10^18 cm^-3的氢原子气体中的电子自旋波进行了强磁场研究。我们观察到了由相同自旋旋转效应引起的各种自旋波模,这些自旋波模对极化磁场的空间分布有很强的依赖性。我们证明了这些模式在强磁场区域的限制和操纵它们的空间分布,通过改变磁场最大值的位置。
2012-01-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Microscopic 3D printed optical tweezers for atomic quantum technology
单个超冷原子的捕获是从量子计算和通信到传感的应用的重要工具。然而,大多数实验装置虽然非常精确和通用,但由于其尺寸大,复杂性和高成本,只能在专门的实验室环境中操作。在这里,我们介绍了一种新的捕获概念,用于光学镊子中的超冷原子,该光学镊子基于3D打印到标准光纤尖端的微米级透镜。这些透镜的独特性质使它们既适合捕获单个原子,又适合高效捕获它们的荧光。在探索性的实验中,我们建立了真空兼容性和结构的鲁棒性,并成功地形成了一个磁光陷阱的超冷原子在其附近。这使得它们成为便携式原子量子设备的有前途的组件。
2022-06-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A Bitter-type electromagnet for complex atomic trapping and manipulation
我们创建了一对对称的比特型电磁体组件,能够产生多种场配置,包括均匀磁场,球形四重陷阱,或Ioffe-Pritchard磁瓶。与其他设计不同,我们的线圈通过结合创新的3D打印水分配歧管,允许径向和方位冷却水流。与双线圈几何形状相结合,这种正交流动允许非同心Bitter线圈的堆叠。在190(10)kPa的压力下,我们实现了4.2(1)K/kW的低热阻和10.0(3)L/min的高水流量。
2021-02-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Trapping 11,000 Atoms in a Tweezer Array Generated by a Single Metasurface
Tsinghua University(清华大学);Qosmos Co., Ltd.(科索斯有限公司);Institute for Advanced Study, Tsinghua University(清华大学高等研究院);Department of Electronic Engineering, Tsinghua University(清华大学电子工程系)
本文利用单个超表面生成镊子阵列,成功捕获11,000个原子,使可用量子比特资源首次达到万级规模,为万量子比特量子计算机迈出重要一步。
2026-06-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Motional narrowing, ballistic transport, and trapping of room-temperature exciton polaritons in an atomically-thin semiconductor
原子薄过渡金属二硫属化物晶体(TMDC)由于其独特的电子和光学性质,在未来的半导体光电子学中具有很大的应用前景。特别是,TMDC中的电子-空穴对(激子)在室温下是稳定的,并且与光强烈相互作用。当TMDC嵌入光学微腔中时,激子可以与腔光子杂交以形成激子极化激元(本文中的极化激元),其显示超快速度和强相互作用。在微芯片上操纵和捕获极化激元的能力对于未来的应用至关重要。在这里,我们创造了一个潜在的景观室温极化激元在单层WS $_2$,并证明他们的自由传播和捕获。我们表明,介电无序的影响,限制WS $_2$激子的扩散和扩大其光谱共振,显着减少在强激子-光子耦合制度,导致运动狭窄。这使得WS $_2$极化激元的弹道输运能够跨越数十微米,具有扩展范围的部分一阶相干性。此外,与WS $_2$激子和自由极化激元相比,捕获极化激元的退相被显著抑制。我们的研究结果表明,在环境条件下的长距离传输和有效的捕获TMDC极化激元的可能性。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Effects of interaction on the diffusion of atomic matter waves in one-dimensional quasi-periodic potentials
我们研究了双色晶格中玻色子的超冷原子气体的行为,其中较弱的晶格被用作无序源。我们数值求解了一个离散的平均场方程,该方程通过包含原子之间的相互作用,推广了准周期势中粒子的一维Aubry-Andrè模型。我们比较了公度格和非公度格的结果。我们调查的波包的初始形状的作用,以及相互作用,即自陷和离域的两个竞争效应之间的相互作用。我们的计算表明,如果冷凝物最初占据一个单一的晶格位置,相互作用气体的动力学是占主导地位的自陷在很宽的参数范围内,即使是弱相互作用。相反,如果扩散从高斯波包开始,自陷被显著抑制,并且相互作用对局域化的破坏更容易观察到。
2009-12-11 cond-mat.quant-gas
Macroscopic Self-Trapping and Dynamical Phase Transition in Momentum Space Bose-Einstein Condensates
本文在自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到宏观自俘获现象,并通过拉曼失谐淬火揭示了非解析的原子流行为,标志着动力学相变的发生。
2025-10-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Rearrangement of single atoms in a 2000-site optical tweezers array at cryogenic temperatures
本文报道了在6K低温环境下,利用真空室温物镜和无窗热屏蔽罩,在多达2088个位点的光镊阵列中捕获单铷原子,并使用FPGA控制的移动光镊实现了828个原子目标阵列的逐个重排。
2024-05-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Preparation of ultra-cold atomic-ensemble arrays using time-multiplexed optical tweezers
我们使用基于时间复用声光偏转器的光镊将超冷铯原子捕获在一维原子系综阵列中。对于2.5 $μ$ K和50 nK之间的温度,我们研究了光镊脉冲之间的最大时间,保留在一个单一的陷阱中的原子数。这个时间提供了一个估计的最大数量的网站在一个阵列的时间复用光镊。我们演示了蒸发冷却的原子阵列中的多达25个光镊陷阱和制备的原子在一个盒子的潜力。此外,我们展示了三种不同的协议,从一个不断扩大的超冷原子云转移的原子系综阵列的制备。这些导致制备平均由$\sim$ 100个原子组成的高达74个原子系综的阵列。
2022-07-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optical Tweezer Arrays of Erbium Atoms
本文首次实现单铒原子光镊阵列捕获,利用窄线跃迁实现深度冷却与连续成像,并调节光椭圆度达到magic trapping condition,为光镊量子模拟提供了新平台。
2024-06-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Simulating sympathetic cooling of atomic mixtures in nonlinear traps
我们讨论了共振冷却的原子混合物在现实的,非线性的捕获潜力,使用一个微观有效的模型开发的谐波陷阱的动力学。我们对比不同的原子陷阱,如Ioffe-Pritchard磁陷阱和光偶极陷阱的有效性,以及它们的内在非线性在加速或减缓两种原子物种之间的热化中所起的作用。这一讨论包括具有较低有效维数的构型的情况。从一个更理论的角度来看,我们的研究结果提供了第一次探索的广义Caldeira-Leggett模型与非线性的捕获潜力,以及在物种间的相互作用,并没有限制他们的耦合强度。
2017-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Dark soliton decay due to trap anharmonicity in atomic Bose-Einstein condensates
最近的一些实验几乎纯原子玻色-爱因斯坦凝聚体证实了预测的暗孤子振荡时,谐波捕获。然而,在非均匀凝聚体中传播的暗孤子也被预言对声波的发射是不稳定的。虽然谐波捕获支持共存的孤子和声音之间的平衡,我们表明,随后的动态是敏感的陷阱非谐性。这样的非谐性可以打破孤子-声音平衡,并导致孤子的净衰减在一个相当短的时间尺度上比其他耗散机制。因此,我们提出了如何小的现实修改现有的实验装置可以使实验观察这个衰变通道。
2009-06-26 cond-mat.quant-gas