Simulation of inhomogeneous distributions of ultracold atoms in an optical lattice via a massively parallel implementation of nonequilibrium strong-coupling perturbation theory
本文提出了一种非平衡强耦合方法来研究光晶格中超冷原子的非均匀系统。我们证明了它的应用Mott绝缘相的二维费米-哈伯德模型中存在的陷阱势。由于该理论是自洽的，数值实现依赖于在每个晶格位置对自能和格林函数进行大规模并行评估，使用数千个CPU。虽然自能的计算是直接并行化的，但格林函数的评估需要用$d > 6$求大稀疏$10^d\times 10^d$矩阵的逆。作为一个重要的组成部分，我们的解决方案在很大程度上依赖于小的跳跃相比，相互作用的强度，并产生一个广泛的可扩展的实现的快速收敛的迭代算法，评估所有元素的格林函数。通过与均匀情况下，通过局域密度近似的结果进行了验证。这些计算还表明，局域密度近似是有效的，在非平衡设置没有质量传输。
2013-09-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Dynamic virial theorem at nonequilibrium and applications
我们表明，各种相互作用的多体系统的非平衡动力学的普遍特点是一个优雅的关系，我们称之为动态维里定理。量子关联的非平衡动力学完全由Tan \textquoteright的接触控制。它产生了一系列可观察到的结果，并与超冷原子的实验密切相关。特别是，我们表明，动态维里定理提供了一个实验验证的最大能量增长定理[齐等人，物理修订信函126，240401（2021）]，其在膨胀期间被编码在原子云大小的演变中。此外，动力学维里定理导致了一个简单的热力学关系的强相互作用的量子气体在两流体流体力学理论的框架，这在很宽的温度范围内举行。这个热力学关系式是Tan平衡态压力关系式的一种非平衡类比。我们的研究结果提供了基本的理解的一般行为的相互作用的多体系统在非平衡状态下，并很容易在实验中检查与超冷原子。
2023-01-11 cond-mat.quant-gas
The manipulation of ultracold atoms of high orbitals in optical lattices
光晶格中的超冷原子是量子模拟、精确测量和量子计算的有力工具。应用这种量子系统的一个基本问题是如何有效地操纵布洛赫态中的高带或轨道。本文主要综述了我们在不同构型的光晶格中操纵高轨道超冷原子的方法。在此基础上，我们构造了非绝热完整量子控制下的原子轨道量子比特，并利用捕获的运动量子态进行了Ramsey干涉。然后我们回顾了光晶格中新量子态的观测和高轨道原子动力学演化的研究。高轨道的有效操控为超冷原子在光晶格中的应用提供了强有力的支持。
2022-08-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Local manipulation of quantum magnetism in 1D ultracold Fermi gases across narrow resonances
有效射程是表征两体散射强度与能量依赖关系的一个量，在冷原子系统中特别是在窄共振态下有着广泛的应用。在这里，我们表明，有效范围可以显着修改的磁性的一维（1D）自旋$1/2$费米子在强排斥制度。特别是，有效范围打破了大自旋简并的硬核限制，并诱导海森堡交换项的自旋链，这是更敏感的局部密度比裸耦合诱导。利用外部谐波陷阱，这导致非常丰富的磁性图案，其中反铁磁（AFM）和铁磁（FM）相关性可以共存并分布在整个陷阱的高度可调谐区域中。最后，我们提出在隧穿实验中探测距离感生磁序。我们的结果可以直接在一维费米气体中通过窄共振进行检验，并为冷原子量子磁性的局域操纵提供了一条方便的途径。
2018-09-19 cond-mat.quant-gas
Optical Manipulation of Spin States in Ultracold Magnetic Atoms via an Inner-Shell Hz Transition
本文提出基于1299 nm类时钟跃迁的全光学方法，可快速确定性操控铒原子自旋组成，并抑制自旋交换碰撞，为高级自旋模型研究铺路。
2024-07-16 cond-mat.quant-gas
Quadrature interferometry for nonequilibrium ultracold bosons in optical lattices
我们发展了一种干涉技术，用于对光晶格中非平衡超冷玻色子的场正交算符进行时间分辨测量。该技术利用磁性原子的内部状态结构来创建处于不同自旋状态和晶格位置的两个原子子系统。一个费什巴赫共振关闭一个自旋子系统中的原子-原子相互作用，使其成为一个良好的特征参考状态，而在其他子系统中的原子进行非平衡动力学的可变保持时间。通过第二次分束操作干涉子系统，通过检测相对自旋布居获得相互作用原子的时间分辨正交测量。该技术可以为各种哈密顿量和晶格几何形状（例如，立方、蜂窝、超晶格），包括具有隧穿、使用人工规范场的自旋-轨道耦合和更高带效应的系统。通过对隧道效应可忽略的深晶格的特殊情况的分析，我们得到了正交观测量及其涨落的时间演化。作为第二个应用，我们表明，干涉仪可以用来测量原子-原子相互作用强度与超海森堡标度n^（-3/2）的平均原子数每格点n，和标准的量子极限标度M^（-1/2）的格点数M。在我们的分析中，我们要求M >> 1，并且对于实际系统，n很小，因此总原子数N = nM的标度低于海森堡极限;然而，在这个系统中，测试基于相互作用的量子精密测量的标度行为的测量应该是可能的。
2013-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamical Pruning of the Non-Equilibrium Quantum Dynamics of Trapped Ultracold Bosons
由于Hilbert空间的过度膨胀，玻色多体系统的非平衡量子动力学研究具有很大的挑战性，并对它们的理论描述和模拟提出了一个主要问题。我们提出了一种新的动态修剪方法的框架下的多配置的时间相关的Hartree方法的玻色子来解决这个问题，通过动态检测最相关的物理系统的数量状态，并相应地修改多体哈密顿量。我们讨论了两种不同的数态选择准则以及两种不同的修改哈密顿量的方法。我们的计划定期重新评估的数量状态选择，以动态地适应系统的时间演化。为了对我们的方法进行基准测试，我们研究了限制在光晶格或双阱势中的玻色粒子的非平衡动力学。结果表明，我们的方法准确地再现未修剪的MCTDHB结果，同时产生显着减少的模拟时间。这种加速在光晶格的情况下尤其明显。
2019-08-06 cond-mat.quant-gas
Versatile electric fields for the manipulation of ultracold NaK molecules
在本文中，我们提出了一个电极的几何形状的超冷振转基态钠钾分子的操作。该电极系统允许在被捕获的双原子NaK分子中诱导出偶极矩，其大小高达沿给定二维平面中任何方向的内部偶极矩的$68 \%$。因此，感应偶极矩的强度、符号和方向是完全可调的。此外，产生强电场梯度的可能性提供了在光晶格的单层中寻址分子的机会。电场在捕获体积上的最大相对变化低于$10^{-6}$。在10 kV/cm的期望电场值下，这对应于0.01 V/cm的偏差。该电极结构由透明的氧化铟锡制成，并结合了用于复杂的光学偶极陷阱和光晶格配置的大的光学通路，以及创建通用电场配置的可能性。
2016-03-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Quantum state manipulation and cooling of ultracold molecules
本文综述了将超冷原子缔合为分子量子气体和直接激光冷却两种技术，它们使分子进入量子领域，实现了对分子内、外态的量子操控，为冷分子科学探索开辟了新空间。
2024-05-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Transport of ultracold atoms in superpositions of S- and D-band states in a moving optical lattice
运动光晶格中的超冷原子具有高度的可控性，是研究输运现象的可行平台。本文研究了一维光晶格中D带超冷原子的输运过程，并通过调节S带和D带的布居比来实现对原子输运的调控。在实验中，我们首先利用捷径法将超冷原子加载到光晶格中，然后通过扫描晶格光束的相位来加速光晶格。分别给出了D带和S带的原子输运。我们发现D带原子的群速度与S带相反。通过在S带原子中掺杂D带原子，调制了原子叠加态的群速度，实现了原子群速度由正变负的操控。此外，研究了晶格深度和加速度对输运距离的影响。多轨道模拟的计算结果与实验结果吻合较好。我们的工作为操纵原子在高轨道或混合轨道上的输运提供了一种有效的方法。
2023-02-04 cond-mat.quant-gas
Single atom detection in ultracold quantum gases: a review of current progress
综述了超冷量子气体单原子探测和操纵实验的最新进展。讨论从捕获、冷却和检测单个离子和原子的基本原理开始。详细介绍了超冷量子气体中单原子探测的实现，讨论了基于光散射、电子散射、场致电离和直接中性粒子探测的方法。也包括量子气体中单个原子的微观相干操纵。给出了各种例子，以突出这些方法来研究多体量子系统的力量。
2017-03-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Use of quantum quenches to probe the equilibrium current patterns of ultracold atoms in an optical lattice
光晶格中的原子玻色子和费米子可以实现各种有趣的凝聚态，这些凝聚态在合成磁场或非阿贝尔规范场存在下支持平衡电流模式。作为探测这种质量电流的途径，我们提出了一种非平衡量子淬火的哈密顿量，动态转换成实验测量的真实空间密度模式的电流模式。我们说明了如何一个特定的这种“单向”淬火的光晶格可以用来揭示棋盘和条纹的晶格玻色超流体和费米气体的电流顺序，以及手性边缘电流在整数量子霍尔态。
2012-06-17 cond-mat.quant-gas
Quantum optomechanics with a mixture of ultracold atoms
研究了混合超冷原子与可调非线性碰撞的腔光学力学。我们发现，原子碰撞提供了虚拟凝聚态振荡器之间的线性耦合，从而有可能实现一个全球耦合的量子光机械网络与集成的原子芯片。潜在的应用范围从模拟过去物理学领域的集体非平衡动力学到探测量子混合物的独特性质。
2012-12-06 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-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
A fully controllable Kondo system: Coupling a flux qubit and an ultracold Fermi gas
我们证明了将超导量子干涉器件（SQUID）耦合到囚禁的超冷原子费米气体的内部超精细态上，可以形成自旋为1/2的复合近藤系统.在这里，SQUID或通量量子比特充当有效的磁性杂质，在被困气体的费米能量附近诱导自旋翻转散射。虽然超冷气体和SQUID的温度相差很大，但当气体冷却到近藤温度以下时，发现两个系统之间形成了强相关的近藤态;这个温度范围在目前的实验范围内。此外，还计算了被囚禁费米子的动量分布。我们发现，它清楚地包含一个实验签名的相关状态和相关的近藤屏蔽长度。除了探测近藤物理，这个系统的可控性可以用来系统地探索一个强关联系统的弛豫和平衡，该系统最初是在选定的非平衡态下制备的。
2015-08-12 cond-mat.quant-gas
Coherent Manipulation of the Internal State of Ultracold $^{87}$Rb$^{133}$Cs Molecules with Multiple Microwave Fields
我们利用三能级的转动态和超精细态的λ和梯形组态研究了$^{87}$ Rb $^{133}$ Cs分子中的相干多光子过程，并讨论了它们与量子计算和量子模拟未来应用的相关性.在λ组态中，我们证明了通过双光子喇曼跃迁在转动基态的两个超精细能级之间驱动布居。这样的状态对可能会在未来被用作量子存储器，我们测量的拉姆齐相干时间为58（9）ms的叠加这些状态的梯形配置，我们表明，我们可以生成和相干填充微波修饰状态通过观察一个Autler-Townes双峰。我们证明，我们可以通过改变微波耦合场的强度来控制这种敷料的强度。最后，我们进行光谱的旋转状态的$^{87}$ Rb $^{133}$ Cs到$N=6$，突出了潜在的超冷分子的量子模拟在合成维度。通过拟合测得的过渡频率，我们确定了离心畸变系数的新值$D_v=h\times207.3(2)~$ Hz。
2020-11-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Thermomagnetic Anomalies by Magnonic Criticality in Ultracold Atomic Transport
本文研究了由磁性量子点接触连接两个铁磁体的超冷原子系统中的热磁输运，利用非平衡格林函数方法发现在弱有效塞曼场极限下自旋电导发散和自旋弛豫减慢，揭示了源于磁振子临界点的异常自旋动力学，为热磁学开辟了新途径。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Optical transport and manipulation of an ultracold atomic cloud using focus-tunable lenses
我们提出了一个光学设置与可调焦距透镜动态控制腰部和焦点位置的激光束，在其中我们运输一个被困的超冷云的87-Rb超过28厘米的距离。该方案使我们能够在恒定的腰部移动焦点位置，在整个传输长度上提供均匀的捕获条件。在整个距离上传输的原子的比例接近于1，而云的加热在几个微开尔文的范围内。我们表征的焦点的位置稳定性，并表明，在焦点位置的残余漂移率可以通过抵消与可调透镜补偿。除了是一个紧凑和鲁棒的计划，以运输超冷原子，报告的激光束的控制，使动态剪裁的捕获潜力成为可能。作为一个例子，我们通过改变偶极束的束腰尺寸来控制原子云的尺寸。
2014-09-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Production and manipulation of wave packets from ultracold atoms in an optical lattice
在光晶格和谐波磁阱的组合势中，可以通过晶格的强度调制形成物质波包。这些波包的生产和运动的分析提供了一个详细的了解系统的动力学演化。调制技术还允许原子从这样的波包到由晶格束缚的状态的可控转移（去激发）。因此，它作为一个分束器的物质波，可以选择性地解决不同的频带，使原子的准备在选定的局域化状态。波包产生和去激发的组合非常类似于众所周知的泵浦-探测光谱法。在这里，我们使用去激励的磁阱的非谐性的精密光谱。最后，我们证明了晶格调制可以用来激发物质波包，甚至更高的动量，产生快速的波包在精密测量的潜在应用。
2013-08-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Nonequilibrium Dynamics of Ultracold Fermi Superfluids
本文综述了在BCS和BEC极限下费米超流体单通道和双通道非平衡动力学的研究文献。重点是平均场方法的动力学，特别注意到金斯堡-朗道序参量的费米和复合玻色场的动力学，以及微观动力学的量子自由度。这两种方法是有效的近似在两个不同的时间尺度的后续动态。假设系统在参数空间中的量子猝灭期间和/或之后演化。猝灭可以是具有几乎瞬时变化的脉冲猝灭，或者是两个值之间的周期性变化。本文综述了由含时Ginzburg-Landau方程描述的序参量动力学的文献，并重点介绍了作者在这方面的工作。本文还考虑了双通道情况下的混合相区，并对费米-玻色混合物的双序参量动力学进行了评述。最后，在自洽和非自洽两种情况下，对超流体微观自由度的非平衡动力学进行了评述。前者的动力学可以用Bogoliubov de-Gennes方程来描述，其中平衡BCS间隙方程在时间上是连续的，并且自洽地耦合到BdG动力学。后者是一个简化的BCS问题，可以映射到伊辛和Kitaev模型的动力学。本文综述了Feshbach失谐中的脉冲猝灭和化学势中的周期猝灭的动力学，并着重介绍了作者在这一领域的研究贡献。
2013-07-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Nonequilibrium quench dynamics of Bose-Einstein condensates of microwave-shielded polar molecules
本文理论上研究了零温度下微波屏蔽极性分子超冷玻色气体在散射长度突然淬火后的非平衡动力学，利用含时Bogoliubov和Hartree-Fock-Bogoliubov方法计算了量子耗尽等物理量，发现其随时间振荡并最终偏离平衡态，且配对关联在短时扩散、长时弹道传播。
2025-06-25 cond-mat.quant-gas
Nonequilibrium BCS-BEC crossover and unconventional FFLO superfluid in a strongly interacting driven-dissipative Fermi gas
本文综述了非平衡BCS-BEC交叉物理，利用Schwinger-Keldysh格林函数技术研究强相互作用驱动-耗散费米气体，发现调节化学势差可引发赝能隙异常增强及FFLO型超流体不稳定性。
2024-08-01 cond-mat.quant-gas
Observation of coherent quench dynamics in a metallic many-body state of fermionic atoms
超冷原子的量子模拟已成为深入研究相互作用多体系统的一种强有力的技术。特别是，研究非平衡动力学的可能性为理解强相互作用量子物质中的关联和激发提供了一条独特的途径。到目前为止，相干非平衡动力学仅在玻色子原子的超冷多体系统中观察到。本文报道了费米子原子相干猝灭动力学的观测结果。在浅三维光晶格中制备了金属态的超冷自旋极化费米子和玻色-爱因斯坦凝聚体。在抑制费米子和玻色子的晶格位置之间的隧道效应的淬火后，我们观察到费米子动量分布中的长寿命相干振荡，其周期仅由费米-玻色相互作用能量确定。我们的结果表明，相干猝灭动力学可以作为一个敏感的探针，在离域的费米量子态的相关性和量子精密测量。
2015-07-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermal fluctuations and quantum phase transition in antiferromagnetic Bose-Einstein condensates
本文发展了一种研究超冷系统非平衡动力学的方法，该系统最初处于热平衡。我们的方法是基于经典场近似与适当准备的初始状态。作为该方法的一个应用，我们研究了热涨落对超冷原子自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中从反铁磁到相分离基态的量子相变的影响.我们发现，在温度显着低于临界凝聚温度$T_c$的比例定律的自旋缺陷的数量保持不变。
2015-05-15 cond-mat.quant-gas
Tunnel-coupled optical microtraps for ultracold atoms
本文回顾了用于超冷原子操控的隧穿耦合光学微阱技术及其最新进展，该平台具备低熵制备和单格位操控能力，为探索新奇量子态与动力学提供了新机遇。
2024-01-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Semiclassical solitons in strongly correlated systems of ultracold bosonic atoms in optical lattices
本文从理论上研究了二维和三维光晶格中强关联超冷玻色子原子系统的孤子激发及其形成动力学。在强相互作用和无公度填充的情况下，将原子看作硬核玻色子，导出了非线性流体力学方程。当参数仅沿一个方向变化时，得到了远离半填充的Korteweg-de Vries型方程和半填充时的修正KdV方程。我们应用这个一般的分析问题的衰减的密度步骤。我们考虑一维横向涨落解的稳定性。我们的结果也是相关的理解晶格自旋模型的非平衡动力学。
2011-02-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Tuning the Order of the Nonequilibrium Quantum Phase Transition in a Hybrid Atom-Optomechanical System
研究了具有两个内部原子态的混合原子-光机量子多体系统的一阶和二阶非平衡量子相变。一个纳米膜被放置在一个泵浦光腔中，其输出耦合光形成一个超冷玻色气体的晶格。通过改变泵浦强度，可以调节膜-原子的有效耦合。在临界强度以上，出现了一个破碎相，其特征在于高能量内部状态和位移膜的相当大的占领。这种非平衡量子相变的阶数可以通过调节跃迁频率来改变。对于对称耦合，过渡在某一过渡频率以下是连续的，而在某一过渡频率以上是不连续的。对于非对称耦合，发生一阶相变。
2019-12-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin-orbit coupling induced quantum droplet in ultracold Bose-Fermi mixtures
近年来，量子液滴在超冷原子中的成功观测引起了人们的广泛关注。在这项工作中，我们证明了一个新的机制，形成量子液滴在异质原子系统，即，通过应用合成的自旋轨道耦合（SOC）。以玻色-费米混合物为例，我们表明，通过在费米子的自旋态之间施加Rashba SOC，大大抑制的费米压力可以使玻色-费米液滴形成，即使对于非常弱的玻色-费米子吸引力，如果没有SOC，这不足以束缚液滴。在这种SOC诱导的量子液滴中，玻色/费米子密度比普遍依赖于SOC强度，并且它们发生在平均场塌缩区域，但是具有负的波动能量，不同于文献中发现的相互作用诱导的液滴。这些玻色费米液滴在超冷Cs-Li和Rb-K混合物的可及性进行了讨论。我们的研究结果揭示了液滴的形成在一个巨大的类的异质原子系统通过单粒子物理的操纵。
2018-04-10 cond-mat.quant-gas
Crossover from adiabatic to sudden interaction quenches in the Hubbard model: Prethermalization and nonequilibrium dynamics
最近在光晶格中的凝聚态模型的实验实现激发了对其非平衡行为的研究。基于有效BCS哈密顿量，已经对配对相互作用突然猝灭后超导体的动力学进行了预测;然而，它们的实验验证需要沿着双重约束制备哈伯德模型的合适激发态：（i）充分非绝热的斜坡方案对于激发非平衡动力学是必要的，以及（ii）必须避免超过超导性的临界温度的过热。对于通常讨论的相互作用斜坡，相应的能量尺度没有明确的分离。在这里，我们表明，这两个条件的匹配被简化的超冷费米子系统的内在弛豫行为：对于一个特殊的例子，我们检查的线性斜坡的预热化的瞬态制度[M。Moeckel和S. Kehrein，Phys. Rev. Lett. 100，175702（2008）]在使用Keldysh微扰理论从突然切换到绝热切换的交叉下。的动量分布的实时分析表现出早期的能量弛豫和后来的热化散射事件的时间分离。对于长但有限的斜升时间，该间隔可能很大。在预热化制度的动量分布类似于零温度费米液体的能量插入的斜坡仍然位于高能量模式。因此，超冷费米子被证明对加热具有鲁棒性，这简化了光晶格中非平衡BCS动力学的观察。
2010-06-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Detection and manipulation of nuclear spin states in fermionic strontium
费米子87 Sr的核自旋为I=9/2，比任何其他具有类似电子结构的元素都高。这种大的核自旋在量子模拟和计算中有许多应用，对于这些应用，自旋态的制备和检测是必需的。对于一个超冷87锶云，我们展示了两种互补的方法来表征自旋状态的混合物：光学Stern-Gerlach状态分离和状态选择性吸收成像。我们使用这些方法来优化各种自旋态混合物的制备通过光泵浦和测量的87 Sr自旋弛豫率的上限。
2011-08-13 cond-mat.quant-gas
Far-from-equilibrium dynamics of an ultracold Fermi gas
用超平均场Kadanoff-Baym方程描述了N重自旋简并超冷费米气体的非平衡动力学。利用Schwinger-Keldysh公式中的两粒子不可约有效作用量，采用1/N的非微扰展开，导出了方程组。在有效作用量水平上的非微扰近似的定义确保了重要的守恒律，例如，总能量和粒子数。作为一个例子，在一维空间中研究了均匀的双重自旋简并费米气体在远离热平衡的初始制备后的长时间演化。波动耗散关系的分析表明，在低能量，气体不热化。
2010-12-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-ph
Phase Diagram of Rydberg atoms in a nonequilibrium optical lattice
研究了囚禁在光晶格中的超冷三能级原子的量子非平衡动力学，原子在双光子激发下被激发到Rydberg态，自发发射不可忽略.发现了丰富的量子相，包括均匀相、反铁磁相和振荡相。我们绘制了相图，发现这些相位可以通过调节泵浦光与控制光的强度之比以及双光子失谐量与里德伯相互作用强度之比来控制。当双光子失谐量发生蓝移且蓝移比小于1时，相位间存在双稳性。实际上，该比例控制了Rydberg阻断和反阻断效应，因此该系统中的相变可以被认为是研究这两种效应的可能途径。
2012-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
New frontiers with quantum gases of polar molecules
超冷量子物质领域在过去几十年中蓬勃发展，这要归功于原子系统被探测和操纵的能力不断增强。研究人员现在可以精确地创建和研究与外部环境有效隔离的量子多体状态。大部分超冷物质的工作都集中在碱金属或碱土金属原子系统上，主要是因为它们很容易冷却。将这种精确的控制扩展到分子已经看到了迅速增加的兴趣和活动，因为分子具有额外的自由度，使它们可用于基础物理的测试，研究超冷化学和碰撞，以及工程定性的新型量子相和量子多体系统。在这里，我们回顾一个特别富有成效的研究方向：超冷双碱分子的创建和操纵。最近在创造极性分子量子气体方面的成功开辟了许多令人兴奋的研究机会。
2016-10-25 cond-mat.quant-gas
Quantum state transfer with ultracold atoms in optical lattices
超冷原子可用于对包括自旋系统在内的各种凝聚态系统进行量子模拟。这些进展为实现对量子态的操控以及观察和利用量子关联效应指明了方向。沿着这条线的自然方向由执行量子态转移（QST）的可能性提供。在简要讨论了用超冷气体模拟量子自旋链并回顾了QST的基本事实之后，我们讨论了如何潜在地使用当今超冷技术的工具来实现原子系统的两个区域（发送者和接收者）之间的QST。的保真度和典型的时间尺度的QST进行了讨论，连同可能的限制和应用所提出的结果。
2016-10-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum transport in ultracold atoms
被设计的磁势或光势限制的超冷原子是用于研究在固态中难以实现或探测的现象的理想系统，因为它们的原子相互作用强度、物种数量、密度和几何形状可以独立控制。这篇评论的重点是原子气体中的量子输运现象，这些现象反映并经常更好地阐明或显示出与介观和纳米观系统中观察到的基本差异。我们讨论了在原子气体中进行传输实验的重大进展，对比了冷原子和凝聚态系统中传输之间的相似性和差异，并调查了难以在常规设置中验证的鼓舞人心的理论预测。这些结果进一步证明了原子系统在非平衡现象研究中的多功能性及其在新应用中的前景。
2015-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Zeno-based Detection and State Engineering of Ultracold Polar Molecules
我们提出并分析了一个工具箱，用于控制超冷极性分子的操纵，包括分子的检测，原子分子纠缠和耗散动力学工程。我们的设置是基于分子和原子之间的快速化学反应，导致系统中基于量子Zeno的碰撞阻塞。我们证明，可以找到一个简单的数值优化的实验参数，实现高结晶度。我们将我们的方法用于由NaK分子和Na原子组成的系统，我们讨论了剩余缺陷的后果，如有限的量子芝诺封锁强度。
2019-06-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Light trapping in high-density ultracold atomic gases for quantum memory applications
高密度和超冷原子气体已经成为量子存储应用中存储单个光子的有前途的介质。在本文中，我们提供了一个概述，我们在这个方向上的理论和实验工作，特别注意操纵光存储（a）通过复杂的经常性的光学散射过程在非常高的密度气体（b）的外部控制场的特征电磁感应透明配置。
2010-05-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Controlled wave-packet manipulation with driven optical lattices
受最近千赫兹驱动光晶格中超冷原子实验研究进展的启发，我们从理论上讨论了余弦晶格势中粒子对具有光滑包络的强强迫脉冲的响应机制.这样的脉冲实现了由时空布洛赫波产生的准能表面上的波包动量分布的绝热运动。然后，可以故意利用绝热性的偏差来施加相干控制，并达到可能无法通过其他手段达到的目标状态。作为一个特殊的例子，我们考虑从光学共振已知的π脉冲的模拟。我们还建议采用以前开发的激光脉冲控制原子和分子动力学的相干控制的物质波在震动的光晶格的进一步技术。
2011-12-14 cond-mat.quant-gas
Parametric instability of ultracold Bose gases with long-range interaction and quantum fluctuations trapped in optical lattices
该研究针对深光晶格中带长程偶极相互作用的超冷玻色混合体，结合超越平均场量子涨落修正，通过解析推导与数值模拟分析了其调制与参量不稳定性的条件及区域，为超冷量子气体调控提供了理论支撑。
2025-03-24 cond-mat.quant-gas
Nonequilibrium Quantum Phase Transition in a Hybrid Atom-Optomechanical System
我们考虑了一个混合量子多体系统，该系统由纳米膜的振动模式和超冷原子气体组成，纳米膜的振动模式与腔中的光发生光力学相互作用，超冷原子气体位于外耦合光的光晶格中。在光场上积分后，有效的哈密顿量揭示了定域势力和膜位移力之间的竞争。对于增加原子膜相互作用，我们发现一个非平衡量子相变从一个本地化的非运动阶段的原子云的集体运动的阶段。在量子临界点附近，最低集体激发的能量消失，而凝聚态的序参量在破缺态中变为非零。当原子和膜非共振耦合时，会发生这种效应。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-Markovian probes in ultracold gases
我们提出了一个详细的调查两个物理上不同的量子比特模型的动力学，在玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）的超冷原子气体的影响下的退相。我们研究了每个量子位探针对环境噪声的鲁棒性;尽管这两个模型乍一看非常相似，但我们证明了它们以截然不同的方式退相干。这一结果对油藏工程研究以及利用量子比特作为超冷气体的量子探针具有重要意义。对于每个模型，我们研究是否以及何时，在适当的操作BEC，量子位的动力学可以描述的（非）马尔可夫过程，并考虑热涨落对量子位动力学的影响。最后，我们提供了一个直观的解释，我们观察到的环境的谱密度函数的现象。
2013-01-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Nonequilibrium polariton dynamics in a Bose-Einstein condensate coupled to an optical cavity
研究了准粒子散射对超冷原子与单模光腔耦合的均匀玻色-爱因斯坦凝聚体动力学的影响。相关的激发，这是极化激元的光子和原子密度波模式的混合激发，被确定。所有的一阶关联函数是通过Keldysh格林函数技术。除了证实贝利亚耶夫阻尼的共振增强的存在，我们发现一个非常结构化的波动谱。在反冲频率的一半处存在光谱烧孔，反映了Beliaev散射过程的奇异性。由于原子-原子碰撞引起的光子损失耗散通道和Beliaev阻尼的影响可以很好地分开。我们表明，Beliaev过程不影响自组织临界性的属性。
2018-11-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Coherent Manipulation of Orbital Feshbach Molecules of Two-Electron Atoms
近年来，超冷分子受到越来越多的关注。与超冷原子相比，它们具有一些独特的性质，使它们成为在从量子模拟到量子传感和计量学等多个领域实现新量子技术应用的完美候选者。特别是，双电子原子（如锶或镱）的超冷分子也继承了这些原子物种的特殊性质，最重要的是通过直接激发光学时钟跃迁获得亚稳态电子状态的可能性，具有最终的灵敏度和准确性。本文报道了两个不同电子（轨道）态的费米子$^{173}$ Yb原子$^1$ S $_0$和$^3$ P $_0$在不同自旋和电子态原子的散射共振（称为轨道费什巴赫共振）附近的分子束缚态的产生和相干操纵。我们通过观察几个光缔合和光解离循环，证明了在三维光晶格中，轨道分子可以从基态原子的气体开始相干光缔合。我们还显示了通过使用拉曼辅助转移交换形成分子的原子之一的核自旋来相干控制分子内部状态的可能性，从而展示了这些分子束缚态的强大操纵和检测工具。最后，通过利用这种特殊的检测技术，我们提供了第一个信息的分子状态的寿命在多体设置，铺平了道路，对未来的调查强烈相互作用的费米气体在一个尚未探索的制度。
2018-10-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ultracold atoms out of equilibrium
孤立量子多体系统的弛豫是联系统计物理和量子物理的一个主要未解决的问题。研究这种松弛过程仍然是一个挑战，尽管相当大的努力。在实验上，它需要创建和操纵良好控制和真正隔离的量子系统。在这种情况下，超冷中性原子提供了独特的机会，了解非平衡现象，因为大量的可用方法来隔离，操纵和探测这些系统。在这里，我们给出了一个快速的实验进展，已在该领域在过去几年中，并强调了一些问题，可能会在未来的探索。
2014-08-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Nanoplasmonic Lattices for Ultracold atoms
我们提出利用等离子体激元系统近场的亚波长光限制来创建超冷原子的纳米光晶格。我们的方法结合了孤立原子的独特的相干性与亚波长操纵和与纳米等离子体系统相关的强光-物质相互作用。它允许人们在实现哈伯德模型时大大增加能量尺度，并在相干和耗散的多体动力学中设计有效的长程相互作用。现实的缺陷和潜在的应用进行了讨论。
2014-07-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Exact methods in analysis of nonequilibrium dynamics of integrable models: application to the study of correlation functions in nonequilibrium 1D Bose gas
本文从可积系统动力学的一般观点出发，研究了一维玻色气体的非平衡动力学。在概述和批判性审查的基础上，逆散射变换，交织运营商，q-变形的对象，并扩展动力学共形对称的方法，我们专注于形状因子为基础的方法。受非线性量子光学和超冷原子实验中可能应用的启发，我们集中讨论强排斥相互作用。我们考虑从两个初始状态开始的动力学演化：零动量状态下的粒子凝聚和实空间中高斯波包中的粒子凝聚。结合形状因子方法和缠绕算符方法，我们发展了一种数值计算方法，它允许对中间态进行显式求和，并分析了非局域密度-密度关联函数的时间演化。在这两种情况下，我们观察到一种趋势，形成晶体状的相关性在中间的时间尺度。
2010-05-18 cond-mat.other cond-mat.quant-gas math-ph
Approximating Steady States in Equilibrium and Nonequilibrium Condensates
通过推广无发散的WKB方法，得到了二维和三维空间中与时间无关的Gross-Pitaevskii（GP）方程和复GP方程的近似解。结果包括一个明确的表达的一致有效的近似的冷凝物密度的超冷玻色气体限制在一个谐波陷阱，延伸到经典的禁区。这提供了一个精确的近似的凝聚密度，其中包括愈合效应在领先的顺序，是失踪的广泛采用的费米子-费米近似。本文提出的结果使我们能够制定有用的近似范围内的实验系统，包括有限温度玻色气体的平衡性质和稳态性质的二维非平衡冷凝物。我们的渐近和数值结果的保守和强迫耗散形式的GP方程应用到这些系统之间的比较显示出良好的协议之间的两套解决方案，从而说明这些近似的准确性。
2012-06-27 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
Light scattering detection of quantum phases of ultracold atoms in optical lattices
在光晶格上加载超冷原子可以为许多量子相的量子模拟和操纵提供前所未有的实验系统。然而，到目前为止，如何有效地检测这些量子相位仍然是一个突出的挑战。本文表明，利用加载在光晶格上的冷原子的光学布拉格散射可以探测到许多量子相，不仅包括传统的超流和Mott绝缘相，而且还包括各种密度波（CDW）、价键固体（VBS）、CDW超固体和VBS超固体等重要相。
2011-03-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Nondestructive imaging of an ultracold lattice gas
我们展示了超冷玻色子的格子气的非破坏性成像。在简并拉曼边带冷却的同时诱导原子荧光。这些过程的综合影响可控制地使原子在暗态和荧光态之间循环，同时消除加热和损失。通过空间分辨的边带光谱成像序列后，我们证明了这种成像技术在各种制度的晶格深度和荧光采集率的功效。我们的工作为光晶格中原子的无损检测、控制和操纵提供了量子气体成像的重要扩展。此外，我们的技术也可以扩展到原子物种，是不太服从糖蜜为基础的晶格成像。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Schwinger pair production with ultracold atoms
我们考虑了光晶格中的超冷原子系统作为量子电动力学（QED）中正负电子对产生的量子模拟器。在一维空间中，我们研究了电子对产生的非平衡现象，包括导致等离子体振荡的反反应。与以前的研究不同，量子链接模型，我们专注于无限维希尔伯特空间的QED和表明，它可以很好地近似实验采用玻色-爱因斯坦凝聚体与费米子原子相互作用。基于泛函积分技术的计算给出了在冷原子实验中实现QED现象所需物理参数的唯一途径。特别是，我们使用我们的方法来考虑量子链路模型在一个尚未探索的参数制度，并给出他们的能力，以捕捉物理的基本特征的界限。这些结果表明，对于高能粒子物理现象的量子模拟，使用相干多体态而不是单个原子实现的范式变化。
2016-08-08 cond-mat.quant-gas hep-ph quant-ph
Nonequilibrium-induced enhancement of dynamical quantum coherence and entanglement of spin arrays
核自旋产生的随机磁场一直被认为是量子点自旋退相干的主要来源。在这里，我们得到了精确的和分析的方式通过超精细相互作用耦合到核自旋环境的自旋量子比特的动力学，超越了弱系统浴相互作用和马尔可夫近似。我们预测，在核浴中，化学电势梯度产生的详细平衡破坏导致了粒子数、量子相干性和纠缠的快速振荡，这些在传统情况下是不存在的（即，Overhauser噪声）。这是由于系统的非平衡特性，如振荡周期和化学势不平衡之间的关系所示。我们的结果揭示了非平衡态的细节平衡破坏对于增强自旋量子比特的动力学相干和纠缠的重要性。此外，我们的精确解明确地表明，由核自旋组成的非马尔可夫浴可以保持集体量子态，由于恢复的相干性。最后，我们提出了一个实验，使用超冷囚禁离子观察这些非平衡和记忆效应。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of symmetry-protected topological band with ultracold fermions
对称性在理解复杂的量子物质，特别是在拓扑量子相的分类中起着重要的作用，这在最近十年引起了人们的极大兴趣。一个突出的例子是时间反转不变的拓扑绝缘体，这是Altland-Zirnbauer分类辛类中的对称保护拓扑（SPT）相。本文报道了在一维光晶格中对无相互作用SPT带的超冷原子的观测，并研究了拓扑不同区域间的猝灭动力学。所观察到的SPT带可以通过磁群和非局域手征对称性来保护，带拓扑通过对称动量下的布洛赫态来测量。拓扑结构还存在于远离平衡态的自旋动力学中，在实验中预测和观察到在淬灭到平凡和非平凡状态时表现出定性上不同的行为，揭示了与体拓扑结构相关的两种基本类型的自旋弛豫动力学。这项工作为拓展超冷原子的SPT物理范围和研究这些奇异系统中的非平衡量子动力学开辟了道路。
2018-08-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Dynamically Probing Ultracold Lattice Gases via Rydberg Molecules
我们表明，在三维光晶格中的长程里德伯分子的激发，可以作为一个位置和时间敏感的探针在系统中的占位。为此，我们检测由所形成的里德伯分子的衰变连续产生的离子。虽然超流气体显示分子形成的所有参数，莫特绝缘体与$n=1$填充揭示了一个强大的抑制形成的分子的数量。在弱探测条件下，该技术可用于实时探测超流到Mott-绝缘体的相变。我们的方法可以扩展到更高的填充，并有各种应用程序的实时诊断和操纵的超冷晶格气体。
2015-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Superconducting Vortex Lattices for Ultracold Atoms
我们提出并分析了一个纳米工程涡旋阵列的薄膜II型超导体作为磁晶格的超冷原子。这个提议解决了原子量子模拟器发展中的几个关键问题。通过捕获靠近表面的原子，纳米纤维和几十纳米尺度上的晶格结构的工具变得可用，在能量尺度和温度要求方面具有相应的益处。这可以与磁单点寻址和操纵的可能性结合在一起，同时具有超导表面诱导退相干的有利缩放。
2013-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
