Diffraction-contrast imaging of cold atoms
我们考虑逆问题的同轴全息，适用于最小破坏性成像的冷原子云。吸收成像近共振提供了一种简单的，但破坏性的原子柱密度测量。非共振成像大大减少了发热，并且可以拍摄连续图像。在非共振成像所需的条件下，一般难以处理的逆问题可以被线性化。一个最小的破坏性，定量和高分辨率的原子云柱密度的图像，然后从一个单一的衍射图案检索。
2005-07-15 physics.atom-ph physics.optics
In Situ Coherence Measurements of Scattered Light in Magnetically Trapped Cold Atomic Clouds: Probe-Driven Atomic Dynamics
Université Côte d’Azur, CNRS, INPHYNI（法国蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、INPHYNI）；Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所、圣保罗大学）
研究利用散射光子时间相关性探测超冷量子气体微观动力学，通过测量87Rb云散射光一阶相关函数，确定相关效应根源，用简单模型恢复理论与实验一致性，为冷气体非平衡动力学等研究铺平道路。
2026-07-22 physics.atom-ph
High-sensitivity measurement of Rydberg population via two-photon excitation in atomic vapour using optical heterodyne detection technique
我们提出了一种基于光外差探测的方法来测量热原子蒸气中的里德伯布居数。该技术使用远离铷的D2线共振的探测光束以及频率偏移800 MHz的参考光束，其中存在通过双光子共振耦合到里德伯态的耦合激光。探测光束、参考光束和耦合光束的偏振被适当地选择，使得仅探测光束经历由于双光子过程引起的非线性相移，该非线性相移是使用光学外差检测技术相对于参考光束的相移测量的。我们表明，该技术具有灵敏度，以测量几个$μ$ rad的顺序的最小相移。我们用一个合适的三能级原子双光子激发模型证明了实验中测得的最小相移对应于$10^{-5}$量级的里德堡布居数。对于给定的激光参数，相应的探测吸收为$10^{-7}$量级。我们证明，这种技术是不敏感的偏振杂质或波动的光束。该技术特别适用于在热蒸汽中通过双光子激发测量里德伯布居，其中多通道板（MCP）可能相对难以实现。在适当的激光参数下，也可用于超冷原子样品的分析。
2018-02-19 physics.atom-ph quant-ph
Progress towards ultracold Sr for the AION project -- sub-microkelvin atoms and an optical-heterodyne diagnostic tool for injection-locked laser diodes
针对AION项目长基线原子干涉仪对超冷原子云的需求，本文报告了用于锶原子689纳米跃迁的注入锁定激光系统及窄带MOT捕获，并通过双通AOM外差法验证注入质量，最终实现812±43纳开尔文的原子云。
2023-10-12 astro-ph.IM hep-ex physics.atom-ph
Non-destructive monitoring of Bloch oscillations in an optical cavity
布洛赫振荡是周期势中相干波动力学的一个标志。如果施加弱力，它们会作为晶格中量子力学粒子的响应而发生。在具有完美周期结构的光晶格中，它们可以很容易地被观察到并用作量子力学力传感器，例如，用于精确测量重力加速度。然而，在先前的实验实施中的测量过程的破坏性特征对这种测量的精度造成了严重的限制。在这篇文章中，我们表明，使用一个光学腔的强合作耦合的制度下工作，允许一个直接监测布洛赫振荡的冷原子云的光泄漏出腔。因此，使用单个原子样本可以绘制布洛赫振荡动力学，而在以前的实验中，每个数据点都需要准备一个新的原子云。基于腔的监测器的使用将极大地提高布洛赫振荡测量的精度，以用于测量目的。
2016-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Locking Multi-laser Frequencies to a Precision Wavelength Meter: Application to Cold Atoms
本文报道了用精密波长计（WLM）同时稳定两个780 nm外腔半导体激光器的频率。激光锁定性能的特征在于艾伦偏差测量，其中我们发现$σ_{y}=10^{-12}$在1000 s的平均时间。我们还通过外差光谱获得光谱轮廓，识别白噪声和闪烁噪声对激光线宽的贡献。在36小时内测得WLM的频率漂移约为2.0（4）MHz。利用这两种激光器作为冷却和再泵浦场，我们在高精细度光腔附近实现了$^{87}$ Rb原子的磁光阱。我们的激光稳定技术可在宽波长范围内工作，无需射频元件。
2021-09-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical shielding of destructive chemical reactions between ultracold ground-state NaRb molecules
提出了一种基于光屏蔽抑制超冷玻色子基态$^{23}$ Na $^{87}$ Rb分子间化学反应的方法。通过施加具有与电子基态$X^1Σ^+ (v_X=0, j_X=0)$的最低振转能级和长寿命激发能级$b^3Π_0 (v_b=0, j_b=1)$之间的跃迁蓝失谐的频率的激光，可以设计碰撞分子之间的长程偶极-偶极相互作用，导致对于线性和圆形激光偏振的反应性和光致非弹性碰撞的显著抑制。我们证明，自发发射从$b^3Π_0 (v_b=0, j_b=1)$不恶化屏蔽过程。这为冷分子阱的寿命的大幅增加以及有效的蒸发冷却打开了可能性。我们还预计，所提出的机制是有效的碱金属化合物具有足够大的偶极-偶极相互作用。
2020-08-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Non-destructive state detection for quantum logic spectroscopy of molecular ions
冷态分子离子的激光光谱学是基础物理研究的有力工具，包括确定基本常数、实验室测试其可能的变化以及寻找可能的电子电偶极矩，基于对这些效应敏感的分子离子的光学时钟有望获得接近$10^{-18}$水平的不确定度。虽然分子结构的复杂性促进了这些应用，但循环跃迁的缺乏对直接激光冷却、量子态控制和检测提出了挑战。以前采用的基于光解离或化学反应的状态检测技术是破坏性的，因此效率低下。在这里，我们实验证明了非破坏性的状态检测的一个单一的被困分子离子通过其强库仑耦合到一个控制良好的共同被困原子离子。一种基于状态相关的光学偶极力（ODF）的算法改变了原子的内部状态，条件是分子的内部状态。我们发现，在分子中的各个状态可以区分其耦合强度的ODF和观察黑体辐射诱导的量子跃迁之间的旋转状态。使用状态检测信号的失谐依赖性，我们实现了量子逻辑光谱的变体，并改进了先前测量的MgH中的$\mathrm{X}^1Σ^+(J=1)\rightarrow\mathrm{A}^1Σ^+(J=0)$跃迁，发现频率为1067.74752（53）THz。我们估计，近100%的效率，非破坏性的状态检测可能需要不到10毫秒。我们证明的技术适用于广泛的分子离子，使进一步的应用在状态控制的量子化学和光谱调查的分子作为星际云的探针。
2015-11-28 physics.atom-ph quant-ph
Atom trapping in an interferometrically generated bottle beam trap
我们演示了一个由两束具有不同束腰的基本高斯光束干涉产生的光学瓶形光束阱。这些光束是使用马赫-曾德尔干涉仪从单个激光源得到的，该干涉仪的臂具有不等的放大率。来自Mach-Zehnder的两个光束的相消干涉导致在光束的相互聚焦处的三维强度零。我们演示了冷铯原子在一个蓝色失谐的瓶形光束阱中的捕获。
2009-01-16 physics.atom-ph physics.optics
Synchronized resistance to inhomogeneous magnetic field-induced dephasing of an image stored in a cold atomic ensemble
任意横模的长寿命存储对于建立高信道容量的量子网络具有重要意义。大多数开创性的工作都集中在原子扩散上，因为原子扩散对基于原子的存储器中检索到的模式具有主导影响。在这项工作中，我们证明了原子在非均匀磁场中的非同步拉莫尔进动主导了存储在基于冷原子的存储器中的图案的失真。我们发现这种畸变效应可以通过施加强的均匀极化磁场来消除。通过制备磁不敏感态的原子，消除了不同自旋波分量之间的相消干涉，使存储的局域图案在单个自旋波分量中进一步同步，从而显著提高了图案的长时间保持能力.这一结果对于研究存储和高维量子网络中的横向多模退相干具有重要的意义。
2021-02-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Molecular-ion quantum technologies
量子逻辑技术的状态准备，操纵，和非破坏性的审讯越来越多地被采用的实验单分子离子限制在陷阱。通过共捕获原子离子在量子水平上控制分子离子的能力为精密光谱学、量子信息处理、冷化学和分子量子技术领域的新实验提供了有趣的可能性。本文综述了这一领域的基本实验方法、最新进展和展望。
2022-04-19 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Imaging moving atoms by holographically reconstructing the dragged slow light
光在运动介质中的传播受到原子运动的拖曳。利用电磁感应透明（EIT）降低群速度可以显著增强光阻效应。我们开发了一个系统的程序，以准确地重建复杂的波前的慢光与单次测量，使精确的，光子散粒噪声限制的光谱测量的原子响应整个EIT，即使在存在通用原子序数波动。应用该技术的冷原子云膨胀，我们展示了同时推断的原子密度分布和速度场从复杂的成像数据。这种在线成像技术可以帮助广泛的冷原子实验，以获得光谱和相空间信息与原位和最低限度的破坏性测量。
2022-05-23 physics.atom-ph physics.optics
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
Measurement of Spin Projection Noise in Broadband Atomic Magnetometry
我们使用量子非破坏自旋测量来测量宽带原子磁力计的灵敏度。一个冷的，偶极捕获的铷原子样品在非磁性环境中提供了一个长寿命的自旋系统，并通过顺磁法拉第旋转进行非破坏性探测。校准过程采用已知的参考状态，最大熵或“热”自旋状态和基于定量成像的原子计数，以识别探针和自旋系统中的电子，量子和技术噪声。测量实现的灵敏度比投影噪声水平高2.8 dB（如果抑制光学噪声，则高6dB），并且将实现挤压增强宽带磁力测定[Geremia等人PRL 94，203002（2005）]。
2009-11-24 physics.atom-ph quant-ph
A Facility for Production and Laser Cooling of Cesium Isotopes and Isomers
我们报告的设计，安装和测试的实验设施的生产超冷原子同位素和异构体的铯。该装置涵盖了广泛的质量数和核异构体，允许人们直接比较同位素链和同位素/异构体对。铯原子核是利用130 MeV回旋加速器产生的初级质子束撞击合适的靶，通过裂变或聚变-蒸发反应产生的。感兴趣的物质以离子形式从靶中喷出，静电加速，质量分离，并路由到科学室。在这里，离子通过注入薄箔中和，并通过热扩散提取。在室温下的中性蒸汽，从而形成和捕获在磁光阱。实时荧光成像和破坏性吸收成像提供了有关捕获原子数量、密度和温度的信息。用30 keV能量的$^{133}$ Cs $^{+}$离子的专用束进行的测试证实了中和、蒸发和激光冷却至150 $μ$ K，平均原子密度为10 $^{10}$ cm $^{-3}$。铯同位素和同分异构体的冷而致密的原子样品的可用性为同位素和同分异构体位移的高精度测量开辟了新的途径，从而更深入地了解原子核结构，以及痕量同位素浓度比的灵敏测量。该设施还构成了未来核异构体多体物理实验的核心。
2018-08-28 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
