Gray molasses cooling of $^{39}$K atoms in optical tweezers
稳健的冷却和无损成像是光镊中捕获的中性原子的许多新兴应用的先决条件，例如它们在量子信息科学和模拟量子模拟中的应用。然而，冷却和成像的任务可能会受到挑战，因为它们各自的光学跃迁存在大的陷阱引起的位移。在这里，我们探讨了一个系统的$^{39}$ K原子被困在近失谐（$780$ nm）的光镊，这导致相对较小的差分（地面与激发态）斯塔克位移。我们证明，简单和强大的加载，冷却和成像，可以通过组合寻址的D $_\textrm{1}$和D $_\textrm{2}$过渡。当在D $_\textrm{2}$跃迁上成像时，我们可以同时在D $_\textrm{1}$跃迁上应用$Λ$增强的灰色糖蜜（GM），通过光谱滤波为单原子成像保留低背景。使用D $_\textrm{1}$冷却期间和之后的陷阱加载，我们证明了增强的加载效率，以及冷却到低温。这些结果表明，通过使用资源高效的近失谐光镊和GM冷却，在光镊中加载和冷却大型钾原子阵列的简单而稳健的路径。
2021-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Gray molasses cooling of $^{39}$K to a high phase-space density
我们提出了新的技术，在冷却39K原子使用激光接近D1跃迁。首先，一种新的压缩MOT配置利用了蓝色失谐D1光引起的灰色糖蜜型冷却。它会产生最佳的原子密度。然后，我们使用纯D1灰色糖蜜将原子进一步冷却至6\，$μ$ K的超低温。由此产生的相空间密度是$2 \times 10^{-4}$，并且将简化未来的超冷钾实验。作为一个例子，我们使用它在远失调的光阱中直接加载多达$3\times 10^7$原子，这一结果为钾简并气体的全光学产生开辟了道路。
2013-10-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Efficient lambda-enhanced gray molasses using an EIT-based laser locking scheme
The Open University（开放大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文提出一种非标准光束几何和低成本激光锁定装置的lambda增强灰状molasses冷却方法，通过电磁感应透明共振产生的频谱特征实现有效冷却，降低实验复杂度和成本。
2026-03-31 physics.atom-ph quant-ph
Production of large $^{41}$K Bose-Einstein condensates using D1 gray molasses
利用D1灰色糖蜜实现了大量$^{41}$ K原子在光偶极阱中的玻色-爱因斯坦凝聚。通过将压缩MOT的新构型与D1灰糖蜜结合，我们获得了温度低至42 $μ$ K的$2.4\times10^9$原子的冷样品。在将原子磁性转移到最终的玻璃单元中之后，我们进行两阶段蒸发冷却。在光偶极阱中实现了具有最低塞曼态$|F=1,m_F=1\rangle$的$1.2\times10^6$原子的凝聚。此外，我们观察到两个狭窄的费什巴赫共振在最低的超精细通道，这是与理论预测。
2016-08-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
$Λ$-Enhanced Gray Molasses Cooling of $^{85}$Rb Atoms in Tweezers Using the D$_2$ Line
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本研究通过$Λ$-增强灰色粘性冷却技术实现$^{85}$Rb原子在D$_2$线的冷却，使温度降至4.0(2)μK，延长了超精细钟量子比特的$T_2^*$相干时间，且无需对准，可利用磁光陷阱激光束实现。
2025-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Raman Gray Molasses Cooling of Cesium Atoms on the D2 Line
本文系统地研究了铯原子在$D_2$跃迁中的拉曼灰糖蜜冷却现象。由于铯原子$D_2$线的激发超精细跃迁存在较大的分裂，通过对磁光阱（MOT）的俘获和再泵浦激光进行适当的频率控制，可以相对简单地实现RGMC。我们已经实现了1.7 $\pm$ 0.2 $μ$ K的RGMC后，与$3.2\times 10^8$原子的原子温度。相空间密度为$1.43\times 10^{-4}$。与具有裸MOT或具有标准极化梯度冷却的MOT的条件相比，相空间密度分别增加超过$10^3$或$10$的因子。
2018-07-16 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler laser cooling of 40K with Raman gray molasses on the D2 line
灰色糖蜜是亚多普勒激光冷却原子到低温的有力工具。对于碱性原子，这种技术通常是用冷却激光器实现的，这些激光器与D1或D2线蓝失谐。在这里，我们表明，有效的灰色糖蜜可以实现的D2线的40K与红失谐激光。我们获得了48（2）微开尔文的温度，这使得9.2（3）*10^6个原子能够从磁光阱直接加载到光偶极阱中。我们支持我们的研究结果的一维模型和三维数值模拟的光学布洛赫方程，定性再现实验观察到的冷却效果。
2016-12-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum interference-enhanced deep sub-Doppler cooling of 39 K atoms in gray molasses
我们报告了增强的亚多普勒冷却的玻色子原子的$^{39}$ K促进形成暗态调谐的拉曼共振在$Λ-$配置附近的D1过渡。约12 $μ$ K的温度是在两个阶段的D2-D1糖蜜，并跨越一个非常大的参数区域，其中量子干涉持续稳健。我们还提出了增强辐射加热的结果与亚自然线宽（0.07 $Γ$）和签名Fano的相干驱动三能级原子系统的档案。用连分式方法求解了双色光场中三能级原子的光学Bloch方程，指出冷却只发生在小速度级的原子上，强调了D2糖蜜阶段预冷的必要性。
2013-09-04 physics.atom-ph quant-ph
$Λ$-enhanced gray molasses in a tetrahedral laser beam geometry
我们报道了利用纳米制造的衍射光栅产生的不规则四面体激光束排列观察锂的亚多普勒冷却。我们能够从光栅磁光阱中捕获11（2）%的锂原子到$Λ$增强的$D_1$灰色糖蜜中。糖蜜将捕获的原子冷却到60（9）$μ$ K的径向温度和23（3）$μ$ K的轴向温度。与传统的反向传播光束配置的结果相反，当我们的光场从拉曼共振失谐时，我们没有观察到冷却。光学布洛赫方程模拟的冷却动力学同意我们的数据。我们的研究结果表明，光栅磁光阱可以作为一个强大的冷原子源镊子阵列和原子芯片实验，即使当原子物种是不服从于亚多普勒冷却明亮的光学糖蜜。
2021-10-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Rapid production of large $^{7}$Li Bose-Einstein condensates using $D_1$ gray molasses
我们证明了大的$^7$锂玻色-爱因斯坦凝聚体的生产在光偶极阱使用$D_1$灰色糖蜜。亚多普勒冷却技术使$4\times10^9$原子的温度在3 ms内降低到$25~μ$ K。在磁四极阱中微波蒸发冷却后，我们将原子转移到交叉光偶极阱中，在那里我们在$|F=1,m_F=1\rangle$态上采用磁费什巴赫共振。快速蒸发冷却是通过在Feshbach场的顶部使用磁场梯度来倾斜光学势来实现的。我们的装置产生了纯凝聚体与$2.7\times10^6$原子的光学势为每11~s。阱倾斜蒸发允许快速热淬火，和自发的旋涡中观察到的冷凝物作为Kibble-Zurek机制的结果。
2019-05-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Bidirectional, Analog Current Source Benchmarked with Gray Molasses-Assisted Stray Magnetic Field Compensation
在超冷原子和离子实验中，需要灵活控制均匀磁场的方向和幅度。这几乎完全是通过控制流经实验室周围线圈的电流来实现的。在这里，我们提出了一个模块化的，模拟电子电路，使三维控制的磁场通过的幅度和方向的电流流过三个垂直的线圈对的设计和表征。每对线圈都由一个模块控制，我们能够使用模拟波形在$\pm$ 4 A范围内连续改变流经线圈的电流，以便在电流方向变化时平滑过零。由于电流稳定在10 $^{-5}$水平，所设计的电路能够进行最先进的超冷实验。作为基准，我们使用该电路来补偿杂散磁场，这些磁场阻碍灰色糖蜜中碱原子的有效亚多普勒冷却。我们演示了如何实现这种补偿，而无需实际测量杂散场，从而加快了各种激光冷却阶段的优化过程。
2021-11-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Λ-enhanced Sub-Doppler Cooling of Lithium Atoms in D1 Gray Molasses
根据最近在（Fernandes et al. 2012）中证明的40 K D1线上的双色亚多普勒冷却方案，我们对7 Li原子引入了类似的技术，并获得了60 uK的温度，同时捕获了前一阶段存在的所有5x10^8原子。我们调查的两个冷却频率之间的失谐的影响，并观察到三倍的温度下降时，拉曼条件得到满足。我们解释这种效果所产生的额外的冷却，由于长寿命的超精细状态之间的凝聚力。通过求解一个简化的Λ型三能级系统的光学布洛赫方程，我们发现在拉曼条件附近存在一个有效的冷却力。转移到四极磁阱中后，我们测得相空间密度约为10^-5。这种激光冷却为锂原子在光或磁阱中的快速蒸发到量子简并提供了一条很有前途的途径。
2013-06-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
$Λ$-enhanced gray-molasses loading and EIT cooling of neutral atoms in nanophotonic traps
Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences, Université de Bordeaux-IOGS-CNRS（波尔多大学-巴黎高等师范学院-国家科学研究中心光子、数字与纳米科学实验室）
本文提出通过$Λ$-增强的灰-蜜糖方法提高纳米光子陷阱中中性原子的加载效率，实现六倍于传统方法的原子数，并通过EIT辅助冷却将存储时间提升至400(9)ms，展示了高效冷却技术的可行性。
2026-05-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Preparation of one $^{87}$Rb and one $^{133}$Cs atom in a single optical tweezer
我们报告的准备，正是一个$^{87}$ Rb原子和一个$^{133}$ Cs原子在同一个光镊的必要的第一步，对建设的镊子阵列的个别捕获的$^{87}$ Rb $^{133}$ Cs分子。通过仔细选择的镊子波长，我们展示了如何工程师的物种选择性捕获的潜力，适用于高保真制备Rb $+$ Cs原子对。采用814 nm的波长捕获Rb，938 nm的波长捕获Cs，在标准红失谐糖蜜冷却条件下，得到了Rb的$0.508(6)$和Cs的$0.547(6)$的装载几率.在$28.4(6)\,\%$的实验运行中，依次加载陷阱恰好产生一个Rb和一个Cs原子。使用声光偏转器和压电控制镜的组合来控制镊子的相对位置，我们合并两个镊子，保留原子对的概率为$0.99^{(+0.01)}_{(-0.02)}$。我们利用这种能力来研究超精细状态相关的碰撞Rb和Cs的组合镊子和比较测量的两体损失率与耦合通道量子散射计算。
2021-04-12 physics.atom-ph
A Generalized Theory for Optical Cooling of a Trapped Atom with Spin
本文提出统一理论框架，涵盖多种光镊冷却机制，通过模拟验证并推导各机制极限，提出实现基态冷却的新策略，有助于减少热退相干并提升分子组装效率。
2024-09-19 physics.atom-ph quant-ph
Magneto-Optical Trapping and Sub-Doppler Cooling of a Polyatomic Molecule
本文报道了一种多原子分子氢氧化钙的磁光俘获效应。MOT含有峰值密度为$3.0(8)\times10^{6}$ cm $^{-3}$的$2.0(5)\times 10^4$ CaOH分子。CaOH分子在光学糖蜜中进一步亚多普勒激光冷却至110（4）$μ$ K的温度。这里实现的温度和密度使CaOH成为各种量子科学应用的可行候选者，包括创建CaOH分子的光镊阵列。这项工作也表明，激光冷却和磁光捕获许多其他多原子物种将是可行的和实用的。
2021-12-15 physics.atom-ph
High Phase-Space Density of Laser-Cooled Molecules in an Optical Lattice
本文报道了一氧化钇（YO）分子在光晶格中的激光冷却和俘获。我们发现，灰色糖蜜冷却仍然是非常有效的YO分子内的晶格与分子温度低至6.1（6）$μ$ K。该方法已经产生了1200个分子的捕获样品，具有$\sim1.2\times10^{10}$ cm $^{-3}$的峰值空间密度和$\sim3.1\times10^{-6}$的峰值相空间密度。通过冷却降低晶格深度，我们将分子进一步冷却到1.0（2）$μ$ K，比先前报道的激光冷却阱中分子的温度低20倍。
2021-08-22 physics.atom-ph
$Λ$-Enhanced Imaging of Molecules in an Optical Trap
我们报告的非破坏性成像的光学捕获的氟化钙（CaF）分子使用原位$Λ$增强灰色糖蜜冷却。与破坏性共振成像相比，获得了$200$倍的荧光，并且捕获的分子保持在$20\,μ\text{K}$的温度下。所获得的散射光子的数量使得能够以高保真度对单个分子进行非破坏性单次检测。
2018-07-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Blue-Detuned Magneto-Optical Trap of Molecules
利用YO分子的独特能级结构，首次展示了结合灰糖浆亚多普勒冷却和强捕获力的蓝失谐分子磁光阱，使相空间密度比以往分子MOT提高两个数量级。
2022-12-14 physics.atom-ph
Fast and efficient preparation of 1D chains and dense cold atomic clouds
我们报告了一种新的实验平台，利用高效快速（$\sim 2\mathrm{Hz}$）制备随机加载的单个$^{87}$ Rb原子的一维链和光镊中捕获的致密原子云。该平台旨在研究自由空间中的结构和无序原子系统。它由两个相互垂直的高分辨率光学系统组成，增强了观察和操作能力。该装置包括一个动态可控的望远镜，我们使用它来改变镊子束腰。D1 $Λ$增强的灰色糖蜜增强了来自磁光阱的陷阱的负载。使用这些工具，我们准备链的$\sim 100$原子分离的$\sim 1 \mathrm{μm}$通过逆反射的镊子光，从而产生一个1D的光晶格具有很强的横向限制。通过对初始云的压缩，获得了峰值密度高达$n_0 = 10^{15}\:\mathrm{at}/\mathrm{cm}^3$的致密原子云。这种高密度导致原子间距离小于D2光学跃迁的$λ/(2π)$，使其成为研究致密样品中光诱导相互作用的理想选择。
2021-01-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Sub-Doppler Cooling and Compressed Trapping of YO Molecules at $μ$K Temperatures
复杂的分子结构需要通过扩展其一般原理和实践来定制激光冷却的解决方案。一氧化钇（YO）具有独特的分子内相互作用。费米接触相互作用在自旋-旋转耦合中占主导地位，导致两个密集态的流形，其中一个具有可以忽略的Landé g因子。这种独特的能级结构有利于双频直流磁光捕获（MOT）和灰色糖蜜冷却（GMC）。我们报告异常强大的冷却YO在4 $μ$ K在很宽的范围内的激光强度，失谐（一个和两个光子），和磁场。磁不敏感性使得能够通过在四极磁场的连续操作下交替GMC和MOT来对分子云进行空间压缩。这些技术的组合产生激光冷却的分子样品在自由空间中具有最高的相空间密度。
2020-01-31 physics.atom-ph
All optical cooling of $^{39}$K to Bose Einstein condensation
报道了$^{39}$ K原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的全光产生。我们直接将$3 \times 10^{7}$原子从灰色糖蜜中装入大体积的光偶极阱中进行D1跃迁。然后，我们施加一个小的磁四极场，在转移原子在一个严格限制的光阱的样品。最后在接近费什巴赫共振处进行蒸发冷却以增强散射长度。我们的设置允许每7秒用$3 \times 10^5$原子跨越BEC阈值。作为对相互作用可调性的兴趣的一个例证，我们研究了玻色-爱因斯坦凝聚体在一维到三维交叉中的膨胀。
2014-07-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Enhancing fiber atom interferometer by in-fiber laser cooling
我们演示了一个惯性敏感的原子干涉仪的光引导内的22厘米长的负曲率空芯光子晶体光纤与干涉时间为20毫秒的结果，由三个数量级以前的光纤引导原子干涉仪的时间。这一改进源于光纤内Λ增强灰糖蜜和delta-kick冷却的实现，在4 ms内将原子从32 μK冷却到1 μK以下。光纤内冷却克服了原子加载过程中不可避免的加热，并允许浅引导光学势以最小化退相干。我们的研究结果允许使原子接近源场进行传感，并可能导致紧凑的惯性量子传感器与亚毫米分辨率。
2021-12-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Molecular Laser-Cooling in a Dynamically Tunable Repulsive Optical Trap
最近的工作与激光冷却的分子在有吸引力的光学陷阱表明，差分AC斯塔克位移所产生的陷阱光本身可能成为问题，限制碰撞屏蔽效率，旋转相干时间，和激光冷却温度。在这项工作中，我们探讨了捕获和激光冷却的CaF分子在一个环形的排斥光学陷阱。所观察到的温度和势垒高度的损失率的依赖关系显示排斥陷阱的特征行为，并表示强烈抑制平均AC斯塔克位移。在陷阱中，我们发现，$Λ$增强灰色糖蜜冷却是有效的，产生类似的最低温度在自由空间中获得的。通过结合阱内激光冷却与动态整形的陷阱，我们还提出了一种方法，允许高效和快速的转移从分子磁光陷阱到传统的有吸引力的光陷阱，这一直是一个突出的挑战，迄今为止的实验。值得注意的是，我们的方法可以允许在毫秒时间尺度上几乎无损的传输。
2021-09-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Trapping and cooling mechanisms in blue-detuned magneto-optical traps of molecules
Imperial College London（帝国理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
研究蓝移磁光陷阱中子多普勒冷却主导的捕获机制，通过Zeeman诱导暗态和移动晶格产生向中心运输分子的力，结合灰状冷却实现分子零速冷却。
2026-01-28 physics.atom-ph
Realization of a Cold Mixture of Fermionic Chromium and Lithium Atoms
我们报告了一种新型的费米$^{53}$ Cr和$^{6}$ Li原子的冷混合物的生产，由两个塞曼慢原子束提供，并收集在磁光阱（MOT）。对于锂，我们在大约$500\,μ$ K的温度下获得了高达$4 \,10^8$原子的云。灰色光学糖蜜阶段允许我们将气体温度降低到$45(5)\,μ$ K。对于铬，我们获得包含至多$1.5\, 10^6$原子的MOT。磁性可捕获的亚稳态$D$ -态（$P$ -态原子可以从其辐射衰变到其上）的可用性使得能够累积到高达$10^7$ $^{53}$ Cr原子的MOT四极样品中。在将$D$态原子重新泵入冷却循环后，最终冷却阶段将铬温度降低至$145(5)\,μ$ K.虽然锂MOT的存在降低了磁性捕获的$^{53}$ Cr原子的寿命，但我们在5秒占空比内获得了约$4\, 10^6$铬和$1.5\,10^8$锂原子的样品。我们的工作提供了一个关键的一步，生产退化铬锂费米混合物。
2020-02-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
A Multi-Purpose Platform for Analog Quantum Simulation
Universität Heidelberg（海德堡大学）；Laboratoire Kastler Brossel, ENS-Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Collège de France（卡斯特尔-布罗塞尔实验室，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法兰西公学院）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité, UMR 5589, FERMI, UT3, Université de Toulouse, CNRS（碰撞与聚合反应实验室，法国国家科学研究中心联合研究单位5589，FERMI，图卢兹第三大学，法国国家科学研究中心）
本研究提出了一种基于$^6$Li的量子气体平台，能够广泛应用于多种量子多体问题的模拟，通过双室架构实现超流体和光学晶格势能的研究。
2024-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Sub-Doppler laser cooling and magnetic trapping of natural-abundance fermionic potassium
本文利用天然丰度钾源在单腔室中实现了 $^{40}$K 的亚多普勒冷却与磁囚禁，获得了 $3\ imes10^5$ 个约 10~\ extmu K 的原子，并展示了不同条件下的磁阱寿命，证明未富集钾可用于优化含 $^{40}$K 实验装置并延长富集源寿命。
2024-05-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Simultaneous sub-Doppler laser cooling and optical trapping of bosonic $^{39}$K-$^{133}$Cs and $^{41}$K-$^{133}$Cs mixtures
Institute of Experimental Physics, University of Warsaw（华沙大学实验物理研究所）；Durham University（杜伦大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；eleQtron GmbH（eleQtron有限公司）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
本研究实现了玻色性 K-Cs 混合物的同时亚多普勒冷却与光俘获，首次制备超冷 $^{41}$K-Cs 混合物，并发现 $^{39}$K-Cs 中多个新费什巴赫共振，为超冷极性分子合成奠定基础。
2026-09-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
