Reaching Fermi degeneracy via universal dipolar scattering
本文报道铒原子简并偶极费米气体的产生。我们在一个完全自旋极化的样品中强制蒸发冷却，温度低至费米温度的0.2倍。强磁偶极-偶极相互作用使得即使在零能量极限下，相同费米子之间也能发生弹性碰撞。测得的弹性散射截面与偶极散射理论的预测吻合得很好，偶极散射理论遵循仅取决于偶极矩和原子质量的普适标度律。我们的量子简并方法具有很高的冷却效率，并提供了大的原子密度，它可以扩展到各种偶极系统。
2013-12-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Laser cooling to quantum degeneracy
本文报道了锶原子气体中的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC），它是以激光冷却作为唯一的冷却机制。在窄线宽过渡上连续多普勒冷却到低于1 \muK的样品内形成冷凝物。BEC的临界相空间密度在样品的中心区域达到，其中原子对于激光冷却光子是透明的。在这个区域的密度增加了一个额外的偶极陷阱电位。通过弹性碰撞，在该中心区域中的气体和周围的云的激光冷却部分之间建立热平衡。最多10^5个原子的凝聚体可以在100毫秒的时间尺度上重复形成，这有望产生连续的原子激光。
2013-01-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Stability, degeneracy, and scalability of a 600-site cavity array microscope
Stanford University（斯坦福大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）
本文提出了一种具有数百个退化腔体模式的腔体阵列显微镜，通过改进的精细度和稳定性，实现了对大规模原子阵列的高精度操控，为未来大规模量子系统应用奠定了基础。
2026-08-21 physics.atom-ph physics.optics
Consequences of Zeeman Degeneracy for van der Waals Blockade between Rydberg Atoms
我们分析了塞曼简并对里德伯原子之间长程相互作用的影响，特别强调了范德华封锁在量子信息处理中的应用。我们提出了一个一般性的分析，如何影响的主要误差来源，在封锁实验中，强调封锁错误主要是敏感的最弱的原子之间的相互作用的简并状态，而不是平均相互作用强度。我们提出了显式计算的范德瓦尔斯势的限制，其中精细结构的相互作用是大的原子-原子相互作用。所有潜在的角动量通道，涉及s，p和d状态的结果。对于大多数通道，存在一个或多个塞曼能级的组合，这些塞曼能级具有极小的偶极-偶极相互作用，因此对于有效的阻断实验来说是差的候选者。通道具有前途的属性进行了识别和讨论。我们还提出了数值计算的Rb和Cs偶极矩阵元素和相关的能级使用量子亏损理论，允许方便的定量估计的范德华相互作用的主要量子数高达100。最后，我们结合封锁和范德华力的结果，定量分析的角度分布的封锁移位和其后果的角动量通道和几何形状的封锁实验与Rb特别感兴趣。
2007-12-20 physics.atom-ph quant-ph
Light transport in cold atoms: the fate of coherent backscattering in the weak localization regime
最近对原子对光的相干后向散射（CBS）的观测强调了速度扩散和原子量子内部结构的关键作用。首先，使用高共振散射体对无序介质施加非常低的温度，以便保持CBS干涉的完全对比度。该标准通常通过标准激光冷却技术来实现。第二，非平凡的内部原子结构导致CBS对比度的显著降低。铷原子（具有非平凡的内部结构）和锶原子（具有最简单的内部结构）的实验表明了这种行为，并证实了理论计算。
2003-04-11 physics.atom-ph physics.optics
Comment on ``Intensity correlations and mesoscopic fluctuations of diffusing photons in cold atoms''
在最近的一封信（物理学。\textbf{98}，083601（2007），arXiv：cond-mat/0610804），O. Assaf和E. Akkermans声称，由具有基态内简并（塞曼子能级）的冷原子云散射的光强度的角相关克服了通常的瑞利定律。更准确地说，他们发现，随着样本的大小，它们会呈指数级增长。在下文中，我们将解释为什么他们的结果是错误的，相反，为什么内部简并导致较低的强度相关性。
2007-05-02 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Weak localisation of light by atoms with quantum internal structure
与经典无序介质相比，冷原子相干后向散射中观察到的干涉对比度大大降低。研究了共振原子偶极跃迁简并度对极化光子多重散射的影响。一个分析处理允许导出的平均光强度的扩散系数和去偏振时间，和弱本地化校正的移相时间。计算的CBS信号再现了实验结果。
2003-04-06 cond-mat.dis-nn physics.atom-ph quant-ph
Long lifetime and high-fidelity quantum memory of photonic polarization qubit by lifting Zeeman degeneracy
光子偏振量子比特（PPQ）的长寿命高保真存储是构建量子网络的关键。本文提出了一种基于EIT的毫秒级存储系统，在该系统中，在冷原子云上施加一个中等强度的磁场，以提升塞曼简并度。PPQ状态被存储为两个磁场不敏感的自旋波。特别是，几乎完全避免了磁场敏感自旋波对存储性能的影响。在200 μ s和4.5 ms时，测量的偏振态的平均偏振度分别为98.6%和78.4%。
2013-08-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Harmonically Trapped Atoms with Spin-Orbit Coupling
本文研究了受拉曼跃迁诱导的Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合等组合作用的一维原子的简谐囚禁。我们首先研究了单粒子基态的波函数和简并度，然后研究了两个弱相互作用玻色子或费米子。对于两粒子基态，我们着重讨论了相互作用对简并度、自旋密度分布和密度-密度关联函数的影响。最后，我们展示了这些研究如何帮助我们理解系统的多体性质。
2016-09-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Effect of trap symmetry and atom-atom interactions on a trapped atom interferometer with internal state labelling
本文研究了存在相互作用时具有内态标记的囚禁原子干涉仪的动力学。我们考虑两种情况：其中内部状态保持叠加的原子钟，以及其中内部状态分离的惯性传感器配置。由平均自旋演化，我们推导出条纹衬度和相移。在时钟配置中，我们恢复了众所周知的相同自旋旋转效应（ISRE），它可以显着增加自旋相干时间。我们还发现，这种效应的大小取决于陷阱的几何形状，这与我们最近在时钟配置中的实验结果是一致的[M. Dupont-Nivet等人新物理杂志，20，043051（2018）]，其中未观察到ISRE。在惯性传感器的情况下，我们表明，尽管空间分离，它仍然是可能的，以增加相干时间，通过使用平均场的相互作用，以抵消不对称的捕获潜力。
2020-07-22 physics.atom-ph
Coherent backscattering of light by cold atoms: theory meets experiment
准共振光在冷原子上的相干后向散射由于原子散射体的内部结构而呈现出一些特殊的性质。我们提出了实验观察到的CBS锥和蒙特卡罗计算，考虑到原子云的形状以及内部原子结构之间的第一个定量比较。
2002-11-20 cond-mat.dis-nn physics.atom-ph
Paraffin coated rubidium cell with an internal atomic vapor source
本文介绍了在一个带有内蒸气源的铷原子池中铷原子的弛豫和扩散过程的研究结果。该室是一个抽真空的玻璃灯泡，其特征在于，金属膜Rb形式的原子蒸气源均匀地分布在灯泡的整个内表面上，石蜡膜均匀地分布在整个区域上和金属表面上。利用激光抽运技术，测量了光抽运铷原子在灯泡中的弛豫时间和平均反弹次数。测量了铷原子在石蜡涂层上的吸附时间和铷原子在石蜡中的扩散系数。文中还讨论了池中泵浦和原子扩散过程的一个简单模型。
2018-02-08 physics.atom-ph
Nondegenerate, Lamb-shift Solution of the Dirac Hydrogen Atom
本文提出狄拉克方程的新解，利用兰姆位移消除氢原子所有简并性，以拉盖尔多项式给出径向本征函数并验证其可约化为薛定谔波函数。
2025-04-25 physics.atom-ph quant-ph
Creation of a Bose-condensed gas of rubidium 87 by laser cooling
我们演示了用激光冷却铷87原子气体到量子简并。该方法不涉及蒸发冷却，是快速的，并引起很少的原子损失。原子被捕获在二维光晶格中，该光晶格使得云压缩的循环能够增加密度，然后通过简并拉曼边带冷却来降低温度。采用远红光失谐泵浦光，可以显著降低高原子密度下的光致损耗。从2000个原子开始，我们在300毫秒内制备了1400个原子，在量子简并度下，正如系统从经典气体到玻色凝聚的相互作用一维气体与量子基态的宏观种群的双峰速度分布所证实的那样。该方法应广泛适用于许多玻色子和费米子物质，以及蒸发冷却是不可能的系统。
2017-05-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Internal state cooling of an atom with thermal light
实验展示用宽带非相干热光（如太阳光）将单个原子内态熵降低两倍以上，实现“加热冷却”效应，区别于激光光泵浦。
2024-11-07 physics.atom-ph quant-ph
Contrast and phase-shift of a trapped atom interferometer using a thermal ensemble with internal state labelling
本文报道了用内态标记法对双阱Ramsey干涉仪的理论研究。我们考虑使用冷原子的热系综而不是玻色-爱因斯坦凝聚体来最小化原子相互作用的影响。为了在这种情况下保持令人满意的相干性水平，干涉仪的两个臂之间需要高度对称。假设分裂和复合过程是绝热的，我们从理论上推导了这种干涉仪在重力场或加速度场存在下的相移和对比度。我们还考虑使用一个“捷径绝热”协议，以加快分裂过程，并讨论这样的程序如何影响相移和对比度。我们发现，这两个程序导致相同形式的相移。
2016-06-20 physics.atom-ph quant-ph
Trapping and coherent manipulation of a Rydberg atom on a microfabricated device: a proposal
我们提出应用原子芯片技术来捕获单个原子的圆形里德堡态。微加工结构的小尺寸将允许具有足够高的微波截止频率以抑制里德伯原子的自发发射的阱几何形状，从而为在很长时间内完全控制外部和内部自由度铺平道路。捕获是通过使用精心设计的电场来实现的，该电场由简单的电极图案产生。我们表明，它是可能的，激发，然后陷阱，一个和只有一个里德伯原子从一个基态原子云限制在一个磁性原子芯片，本身集成了里德伯陷阱。同时捕获原子的不同内部状态，为我们提供了一个非常有吸引力的原子-表面和原子-原子相互作用的研究两个级别的系统。我们描述了一种方法，减少了三个数量级的失相由于斯塔克位移，诱导的陷阱场，内部跃迁频率。这允许与自旋回波技术相结合，在第二范围内随时间保持内部相干性。这种方法通过受控的光位移来操作，使得两个内部状态的斯塔克位移几乎相同。我们彻底识别并说明不完美的来源，以便在每一步验证我们的建议的现实性。
2005-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Quantum interface between an electrical circuit and a single atom
我们展示了如何通过设计单个离子的运动和谐振电路的量子化电场之间的耦合来弥合原子系统和电子设备之间的鸿沟。我们的方法可以用来耦合离子的内部状态的量子化电路与两个离子之间的内部状态耦合相同的速度。所有已知的连接离子内部态和运动态的量子信息协议都可以转换为电路光子和离子内部态之间的协议。我们的研究结果使固态量子比特，原子量子比特和光之间的量子接口成为可能，并为电气和原子计量标准之间的直接量子连接奠定了基础。
2011-11-25 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Exploiting the local polarization of strongly confined light for sub-micron-resolution internal state preparation and manipulation of cold atoms
强限制光场必然表现出在亚波长尺度上变化的局部偏振。我们证明，这种单一的光学模式可以用来选择性地和同时操纵原子系综，这些原子系综彼此之间的距离小于一微米，并且与光场均匀耦合。该技术是实现与一个光学反射镜，它提供了一个强引导的光学模式和两个直径的铯原子的线性阵列之间的倏逝场接口。利用这一单一的光学模式，两个原子系综可以同时被光学泵浦到相反的塞曼态。此外，状态相关的光位移可以局部不同，从而使两个系综的独立相干操纵。我们的研究结果开辟了在纳米量子光学系统中对原子样品进行高级操作的途径。
2014-08-06 physics.atom-ph quant-ph
Creating Feshbach resonances for ultracold molecule formation with radiofrequency fields
我们表明，射频（RF）辐射可以用来创建费什巴赫共振在超冷气体中的碱金属原子在所需的磁场，是方便的原子冷却和简并。对于$^{39}$ K+ $^{133}$ Cs的情况，其中在Cs可能被冷却到简并的区域中没有RF自由共振，我们证明了在21~G附近与69.2~MHz的RF辐射可以产生共振。这种共振在圆偏振RF下几乎是无损的，即使在平面偏振RF下，所产生的分子也是长寿命的。
2016-08-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Polarized cold cloud of thulium atom
原子内部自由度的最小化是将原子冷却到简并温度的重要步骤。本文报道了在532 nm的偶极阱中，以最大可能磁量子数mf=-4态光学极化的6 × 10^5钍原子的装载.使用Stern-Gerlach型实验实验验证了原子极化的纯度。实验测得的偏振态为3.91（26）。
2018-04-24 physics.atom-ph
Manipulation of an elongated internal Josephson junction of bosonic atoms
我们报道了用相干耦合的双自旋分量玻色-爱因斯坦凝聚体实现的空间扩展约瑟夫森结的实验特性。云被困在一个拉长的潜力，使横向自旋激发被冻结。我们提取的非线性参数与三个不同的操作协议。结果都与自旋流体动力学的简单局部密度近似一致，即，所谓的玻色-约瑟夫森结方程。我们还确定了一种方法来产生一个定义良好的均匀磁化状态。
2021-09-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
United test of the equivalence principle at $10^{-10}$ level using mass and internal energy specified atoms
我们使用质量和内能指定的铷原子，共同测试弱等效原理（WEP）。我们改进了之前提出的四波双衍射拉曼跃迁方法（FWDR），选择具有一定质量和角动量态的原子，实现了双粒子原子干涉。通过将不同角动量的$^{87}$ Rb和$^{85}$ Rb原子组合，比较了它们的微分引力加速度，确定了衡量WEP破坏强度的Eötvös参数$η$的值.对于一种情况（$^{87}$ Rb $|\emph{F}=1\rangle$ - $^{85}$ Rb $|\emph{F}=2\rangle$），$η$的统计不确定度在积分时间为8960 s时为$1.8 \times 10^{-10}$。经过各种系统误差校正后，最终值为$η=(-4.4 \pm 6.7) \times 10^{-10}$。与以往的原子WEP测试实验相比，本文给出了$^{87}$ Rb和$^{85}$ Rb原子对的WEP破坏上限。
2019-04-23 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Lamb-Dicke Dynamics of Interacting Rydberg Atoms Coupled to the Motion of an Optical Tweezer Array
研究耦合到光镊阵列运动的Rydberg原子在不同陷俘频率下的Lamb-Dicke动力学，通过建模内部与运动自由度，揭示了光镊相干运动对多体原子集体动力学的影响及多种动力学相变。
2025-06-27 physics.atom-ph quant-ph
Quantum test of the equivalence principle for atoms in superpositions of internal energy eigenstates
爱因斯坦等效原理（EEP）在理解引力和时空中起着核心作用。在它的弱形式，或弱等效原理（WEP），它直接意味着惯性质量和引力质量之间的等效。在一个必须用量子理论来描述测试体的相关性质的体系中，验证这一原理具有深远的意义。在这里，我们报告了一种新的原子WEP测试。布拉格原子干涉仪在重力梯度仪配置比较自由降落的铷原子准备在两个超精细态和它们的相干叠加。叠加态的使用允许在没有经典模拟的情况下测试EEP的真正量子方面，到目前为止，经典模拟仍然完全未被探索。此外，我们测量的Eotvos比的原子在两个超精细的水平与相对不确定性在低$10^{-9}$，改善以前的结果几乎两个数量级。
2017-04-12 physics.atom-ph quant-ph
Input of the Coulomb law modification to the Lamb shift of the hydrogen atom
本文基于库仑势Dirac方程精确解的新方法，计算了导致库仑定律修正的辐射修正，进而获得了氢原子能谱并计算了最低能态的Lamb移位。
2024-06-05 physics.atom-ph quant-ph
Coupling between internal spin dynamics and external degrees of freedom in the presence of colored noise
我们观察到磁囚禁原子的塞曼能级（自旋翻转）之间的不对称跃迁率。不对称性强烈地依赖于所施加的噪声的频谱形状。这种效应来自于原子的内部状态和它们的外部自由度之间的相互作用，其中不同的捕获能级经历不同的电势。这样的洞察力可能被证明是有用的，通过引入噪声来控制原子态，以及提供更好地理解噪声对量子系统相干操作的影响。
2010-10-07 physics.atom-ph quant-ph
Anharmonicity of internal atomic oscillation and effective antineutrino mass evaluation from gaseous molecular tritium β-decay
下一代有效反中微子质量测量实验KATRIN的数据分析需要可靠的系统校正知识。特别是，子分子离子激发光谱振转带的宽度应该知道，以优于1%的精度。非常精确的从头计算量子计算存在，我们比较它们与众所周知的氚分子参数的框架内的唯象模型。精确度为百分之几的振转带宽被解释为谐振势中零点原子振荡的结果。利用Morse原子间相互作用势研究了原子非简谐振荡的影响。计算的修正不能解释从头计算和唯象模型之间的差异。
2016-06-07 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Nonadiabatic dynamics in evaporative cooling of trapped atoms by a radio frequency field
磁囚禁的中性原子可以用蒸发技术冷却。这通常通过使用射频（rf）场来完成，该射频场对于具有高于由场频率设置的值的动能的原子，将捕获和未捕获的内部原子状态电耦合。射频场还可以诱导内部原子自旋态（F，M）的非绝热变化，导致加热和增强的原子损失。本文用波包模拟方法研究了蒸发过程中双自旋极化（2，2）囚禁原子内部自旋态的变化。我们还验证了多状态Landau-Zener模型描述非绝热动力学的有效性。此外，我们还计算了23-Na原子（2，M）态原子间碰撞的交换弛豫速率系数。大交换弛豫系数23-Na相比，87-Rb F=2表明，（2，2）Na的蒸发冷却将是更困难的比相应的状态Rb。
1998-07-28 physics.atom-ph
Quasi-relativistic behavior of cold atoms in light fields
研究了三束激光对三脚架形内能能级冷原子质心运动的影响。我们发现，类似于石墨烯中的电子，原子的运动可以等效于超相对论性双组分狄拉克费米子的动力学。我们提出并分析了一个观测这种准相对论性超冷原子运动的实验装置。我们证明，原子可以经历负折射和Veselago型透镜聚焦。我们还展示了如何手征性质的原子运动表现为强烈依赖于质量的质心运动的方向的原子内态人口的振荡本身。对于某些方向，原子保持在其初始状态，而对于其他方向，粒子数在一对内部状态之间进行振荡。
2008-02-12 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Gravitational Redshift Tests with Atomic Clocks and Atom Interferometers
原子干涉实验可以通过原子的内能分裂来探测引力红移，从而直接检验不同时空点上物质能量与引力耦合的普适性。通过包括可能违反的等效原理在一个完全量子化的治疗的所有自由度，我们的特点是如何产生的引力红移违规的灵敏度在原子钟和原子干涉仪，以及其潜在的局限性。具体而言，我们表明：（一）对俘获势的贡献超过了线性序，导致俘获原子钟具有这样的灵敏度。（二）虽然布拉格型干涉仪，即使是叠加的内部状态，与状态无关，线性相互作用势是在第一次不敏感的引力红移测试，修改后的配置，例如通过重新启动原子，可以模仿这样的测试测试在某些条件下。（三）制导原子干涉仪可与原子钟相媲美。（iv.）内部跃迁导致依赖于状态的相互作用势，通过这种相互作用势，光脉冲原子干涉仪可以变得对引力红移破坏敏感。
2021-11-17 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Quantum Radiation and Dissipation in Relation to Classical Radiation and Radiation Reaction
这项工作继续从原子-场相互作用的辐射现象的调查，扩展我们以前的研究量子辐射从一个固定的原子的内部自由度，建模的谐振子，经典辐射的发射率。通过假设原子与初始处于相干态的量子标量场相互作用，我们证明了原子内部动力学的随机分量是如何从场的真空涨落中产生的，导致量子辐射的发射率，其反应引起内部动力学的量子耗散。我们还展示了确定性平均场如何驱动内部经典平均分量发射经典辐射和接收经典辐射反应。这两个组件在统计上是不同的，完全解耦。可以清楚地看到，场的真空涨落的效应与量子辐射反应的效应相匹配，而不是像民间传说的那样与经典辐射反应相匹配。与原子内部动力学的量子分量总是平衡的相反，经典分量的弛豫动力学在很大程度上取决于平均场的后期行为。对于定义场相干态的参数值远大于1，如果平均场保持周期性，那么原子的内部动力学将呈现经典和周期性。如果平均场随时间减小，那么原子内部动力学的经典分量会减弱，但量子分量会保持并动态平衡。这也解释了为什么来自静止原子的量子辐射不能被观察到，而位于远处的探针只能看到经典辐射。因此，我们的分析描绘了从量子场的真空涨落到经典辐射和辐射反应的连续景观。
2022-02-25 gr-qc hep-th physics.atom-ph
Dissecting strong-field excitation dynamics with atomic-momentum spectroscopy
内部量子动力学的观测依赖于被观测系统和测量仪器之间的相关性。我们建议使用质心（c.m.）原子和分子的自由度，作为一个“内置”的监测装置，观察其内部动态的非微扰激光场。我们说明了最简单的模型系统的想法-氢原子在一个强烈的，紧密聚焦的红外激光束。为此，我们开发了一个数值上易于处理的，量子力学处理内部和厘米之间的相关性。动力学我们发现，横向动量记录的时间激发态经历的领域，允许飞秒重建强场激发过程。基态成为弱场寻找，一个明确的和长期寻找的签名的克拉默斯-亨内贝格制度。
2020-06-05 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
