Quantum simulation of many-body spin interactions with ultracold polar molecules
我们提出了一种基于超冷极性分子的多体自旋相互作用的量子模拟体系结构。我们的方法采用数字量子模拟，即，模拟系统的动力学由量子模拟器以频闪模式再现，并且允许模拟相干动力学和耗散动力学。我们讨论实现Kitaev的复曲面代码哈密顿量，一个范式模型，涉及四体相互作用，我们分析了实验实施的要求。
2015-02-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Bose-Einstein Condensation and Many-Body Localization of Rotational Excitations of Polar Molecules
从理论上研究了二维光晶格中极性分子转动激发的集体动力学。这些激发表现为硬核玻色子与相对论能量色散所产生的分子之间的偶极耦合。这对集体多体相有着有趣的影响。转动激发在非零温度下可以形成玻色-爱因斯坦凝聚体，即使在存在非均匀加宽的情况下也表现为转动跃迁的发散$T_2$相干时间。稠密气体转动激发态的动力学演化具有非遍历性、多体局域化特征和局域化保护量子序。
2013-11-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Loss of ultracold RbCs molecules via optical excitation of long-lived two-body collision complexes
我们表明，超冷基态$^{87}$ Rb $^{133}$ Cs分子在光阱中的寿命是有限的长寿命的两体碰撞复合物的快速光激发。我们通过对陷阱强度施加方波调制来部分抑制这种损失机制，使得分子在黑暗中度过每个调制周期的75%。通过改变调制频率，我们表明，在黑暗中的碰撞复合物的寿命是$0.53\pm0.06$毫秒。我们发现，碰撞复合物的光激发速率为$3^{+4}_{-2}\times10^{3}$ W $^{-1}$ cm $^2$ s $^{-1}$（对于$λ= 1550$ nm），导致典型陷阱强度的寿命<100 ns。这些结果解释了在非反应性双碱分子实验中观察到的两体损失。
2020-03-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Internal clusterization in the Coulomb few-body systems and stability of the five- and six-body systems with unit charges
研究了六个五体μ子$a b μe_2$离子（或$(a b μe_2)^{-}$）和十个六体$a b c μe_2$准分子的束缚基态稳定性.符号$a, b, c$代表三种氢同位素的裸核--氚（$t$）、氘（$d$）和氚（$p$）。所有这些系统都是具有单位电荷的库仑五体和六体系统。结果表明，六个五体$a b μe_2$离子和十个六体$a b c μe_2$准分子的基态$S(L = 0)-$态都是稳定的.从五体$a b μe_2$离子的精确变分计算可以看出，它们的内部结构类似于带负电荷的氢离子H $^{-}$的内部结构。类似地，我们发现六体中性$a b c μe_2$准分子的内部结构类似于含有两个重氢核和两个束缚电子的双中心H $_{2}$分子的结构。
2018-10-03 physics.atom-ph
Photo-induced two-body loss of ultracold molecules
非反应性超冷双碱金属气体的寿命被证明是有限的粘滞碰撞放大三体损失。我们发现，粘附时间以前被高估，不支持这一假设。我们发现，电子激发的NaK+NaK碰撞复合物的捕获激光导致实验观察到的两体损失。我们计算的激发速率与准经典的，统计模型采用从头算电位和跃迁偶极矩。使用较长的激光波长或排斥盒电位可以抑制损失。
2019-08-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Spinor atom-molecule conversion via laser-induced three-body recombination
本文从理论上研究了自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中相干原子-分子转换的动力学问题。具体来说，我们讨论了如何为一个合适的暗态条件下的相互作用的自旋交换碰撞和光缔合导致稳定的创建一个原子-分子对从三个初始自旋零原子。这个过程涉及两个两体相互作用，可以直观地看作是一个有效的三体复合。我们研究了在完全满足暗态条件的\resonant“情况下光缔合和初始磁化的相对作用。我们还考虑了“非共振”状态，其中该条件近似满足{所谓的绝热情况{或根本不满足。在绝热的情况下，我们推导出一个有效的非刚性摆模型，它允许人们方便地讨论反铁磁不稳定性的\atom -分子摆”，以及大振幅对振荡和原子-分子纠缠的开始。
2011-02-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spin hierarchy in van der Waals molecule formation via ultracold three-body recombination
本文理论研究了超冷三体重组形成范德华分子的自旋倾向规则，发现两级自旋层级结构，并指出其可用于控制态到态反应速率。
2025-09-08 physics.atom-ph
Three-Body Recombination of Ultracold Microwave-Shielded Polar Molecules
Columbia University（哥伦比亚大学）；Purdue University（普渡大学）
研究极低温微波屏蔽极性分子的三体重组机制，揭示其在增强损失率中的主导作用。
2024-07-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing photoinduced two-body loss of ultracold non-reactive bosonic $^{23}$Na$^{87}$Rb and $^{23}$Na$^{39}$K molecules
我们探测化学稳定的玻色子$^{23}$ Na、$^{87}$ Rb和$^{23}$ Na、$^{39}$ K分子在截断的光偶极阱中的光致损耗，其中分子在黑暗中度过显著的时间。我们预计，由于$^{23}$ Na、$^{87}$ Rb和$^{23}$ Na、$^{39}$ K的预期复杂寿命分别约为$13μ$ s和$6μ$ s，因此在截断陷阱中有效的二体衰变将在很大程度上受到抑制。然而，相反，即使在我们可以探测的最低斩波频率下，我们也观察到了近乎普遍的损耗。因此，我们的数据要么表明一个迄今未知的损失机制或急剧低估复杂的寿命至少一到两个数量级。
2021-03-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Ramsey interferometry with atoms and molecules: two-body versus many-body phenomena
我们讨论了Claussen等人在最近的实验中观察到的原子分子Ramsey条纹的频率和可见度。[Phys.Rev.A67，060701（2003）]。在这些实验中，85 Rb玻色-爱因斯坦凝聚体暴露于155 G费什巴赫共振的高场侧的磁场脉冲序列。观察到的振荡频率在很大程度上同意与理论预测的磁场依赖的最高激发双原子振动态的结合能，除了一个小区域非常接近的散射长度的奇异性。我们的分析处理的实验，以及我们的动力学模拟，遵循测量的振荡频率的幅度，以及拉姆齐条纹的振动。我们表明，从一个纯粹的二元动力学，与相关的结合频率的显着偏差，发生时的分子波函数的空间范围变得可比的原子之间的平均距离在稀气体。因此，实验清楚地确定了双原子分子可以被识别为气体的单独实体的条件，或者相反，当多体环境中的二元物理学概念必然崩溃时。
2005-02-10 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Many-body theory of positron binding in polyatomic molecules
正电子与分子结合，导致振动激发和异常增强的湮灭。虽然在过去的二十年中，正电子结合能已经通过共振湮没光谱测量$\sim$ 90分子，一个准确的\emph{ab initio}理论描述仍然难以捉摸。在实验研究的分子中，只有6个存在计算，对于这些，标准的量子化学方法已经证明是严重不足的，与实验相一致，对于极性分子最多只有25%的准确度，并且未能预测非极性分子的结合。结合的机制尚不清楚。在这里，我们发展了一个正电子-分子相互作用的多体理论，揭示了强多体关联的作用，包括电子云的极化，分子电子对正电子-电子库仑相互作用的屏蔽，以及至关重要的是，虚正电子偶素形成的独特的非微扰过程（其中分子电子暂时隧道到正电子）：它们显著增强极性分子中的结合，并使非极性分子中的结合成为可能。我们还阐明了单个分子轨道的作用，突出了电子$π$键的重要性。总的来说，我们计算的结合能与实验一致（在1%的情况下），我们预测甲酰胺和核碱基的结合。除了支持共振湮灭实验和基于正电子的分子光谱学之外，该方法还可以扩展到分子和凝聚态物质中的正电子散射和湮灭$γ$光谱，以提供正确解释材料科学诊断、开发基于反物质的技术所需的基本见解和预测能力（包括正电子陷阱、光束和正电子发射断层成像），并了解星系中的正电子。
2021-07-12 cond-mat.str-el physics.atm-clus physics.atom-ph
Many-body dynamics of dipolar molecules in an optical lattice
理解孤立量子系统的多体动力学是现代物理学的核心挑战之一。为此，强关联量子系统的直接实验实现使人们能够深入了解复杂现象的出现。这些见解使理论工具的发展，扩大我们的理解。在这里，我们的理论模型和实验探测与拉姆齐光谱的量子动力学的无序，偶极相互作用，超冷分子在部分填充的光晶格。我们报告的能力，以控制偶极相互作用强度，我们证明，多体动力学远远超出了最近邻或平均场的图片，并不能定量描述使用以前可用的理论工具。我们开发了一种新的集群扩展技术，并证明我们的理论方法准确地捕捉到测量的自旋动力学对分子数和偶极相互作用强度的依赖性。本着量子模拟的精神，该协议同时对新的理论方法进行了基准测试，并验证了我们对实验的微观理解。我们的发现为量子信息科学、计量学和凝聚态物理的众多应用铺平了道路。
2014-02-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Magnetic properties and quench dynamics of two interacting ultracold molecules in a trap
本文从理论上研究了在电场和磁场作用下一维简谐势阱中两个相互作用的超冷极性顺磁分子的磁性和非平衡动力学。分子通过多通道两体接触势相互作用，结合分子间相互作用的短程各向异性。我们发现，各种磁化状态产生的分子相互作用，电子自旋，偶极矩，旋转结构，外部磁场和自旋-旋转耦合的相互作用。丰富的磁化强度图主要取决于分子间相互作用和自旋旋转耦合的各向异性。这些特定的分子特性很难计算或测量。因此，我们提出了淬火动力学实验，从观察分析系统的时间演化中提取它们。我们的研究结果表明了用外电场控制分子少体磁化的可能性，为研究光镊或光晶格中超冷分子的磁化及其在分子多通道多体哈密顿量量子模拟和量子信息存储中的应用奠定了基础.
2020-12-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Robust encoding of a qubit in a molecule
我们构造了量子纠错码，在刚体转动态的无限维希尔伯特状态空间中嵌入有限维码空间。这些代码可以防止身体方向的漂移和角动量的微小变化，可能非常适合于使用多原子分子的旋转状态对量子信息进行鲁棒存储和相干处理。将这种编码扩展到具有对称轴的刚体，与双原子分子的转动态以及分子和原子的核态是相容的。我们还描述了与一般非交换紧李群相关的代码，并发展了陪集空间的正交关系，为具有奇异配置空间的量子信息处理奠定了基础。
2019-11-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Quasi-atomic three- and four-body systems with muonium
讨论了含有一个正电荷μ子$μ^{+}$和两个电子$e^{-}$的少体系统的性质。特别是，我们考虑带负电荷的μ离子Mu $^{-}$（或$μ^{+} e^{-}_{2}$）和四体MuPs（或$μ^{+} e^{-}_{2} e^{+}$）系统，每个系统只有一个稳定的束缚（地面）状态。研究了MuPs系统中正负电子对的湮灭问题。用μ子-正电子δ函数的期望值计算了MuPs系统基态的超精细结构分裂为$Δ\approx$ 23.05758 $MHz$ .本研究中研究的另一组有趣的四体中性系统包括$p^{+} μ^{+} e^{-}_2, d^{+} μ^{+} e^{-}_2$和$t^{+} μ^{+} e^{-}_2$“准分子”。当带正电的μ介子在液态氢或液态氘和/或氚中减速时，这些准分子大量形成。这些系统的性质是独特的，因为它们占据了实际双中心分子和单中心原子之间的中间位置。
2017-01-27 physics.atom-ph
Many-body theory and Gaussian-basis implementation of positron annihilation $γ$-ray spectra on polyatomic molecules
本文基于多体理论和高斯基实现分子正电子湮灭γ谱计算，揭示分子轨道贡献受轨道能量、对称性及正负电子密度相对局域化共同影响。
2025-02-17 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Four-body long-range interactions between ultracold weakly-bound diatomic molecules
以新近合成的顺磁性Er $_2$ Feshbach分子为例，利用静电势能和静磁势能的多极展开，研究了弱束缚双原子分子间的长程相互作用.由于在每个分子内，单个原子保持其身份，分子间势能可以扩展为成对原子势能之和。在$_2$-Feshbach分子的情况下，我们证明了原子磁偶极子之间的相互作用产生了多极展开的通常的$R^{-3}$项，$R$是分子间的距离，但也产生了额外的标度项，如$R^{-5}$，$R^{-7}$等。这些项是由于有效分子多极矩之间的相互作用，并且相对于分子的取向是强各向异性的。类似地，原子成对范德华相互作用导致$R^{-6}$、$R^{-8}$、.分子间势能中的项。通过计算铒基态能级$\langle J=6||\hat{Q}_2||J=6\rangle = -1.305$ a.u.的约化电四极矩，我们还证明了电四极相互作用能相对于磁偶极子和范德华相互作用能是可以忽略的。本文提出的一般形式可用于计算由几乎自由的子系统组成的任意电荷分布之间的长程势能。
2015-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Zero-Temperature Theory of Collisionless Rapid Adiabatic Passage from a Fermi Degenerate Gas of Atoms to a Bose-Einstein Condensate of Molecules
我们从理论上研究了零温度系统的费米简并原子耦合到玻色子分子通过碰撞快速绝热通过一个费什巴赫共振，专注于饱和的分子转换效率在最慢的磁场扫描速率。借用新的多费米子Fock态理论，我们发现适当的磁场扫描模型可以系统地消除饱和。我们还揭穿了常见的误解，即多体效应是负责分子存在以上的两体阈值。
2005-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Two interacting ultracold molecules in a one-dimensional harmonic trap
我们研究了两个相互作用的超冷极性分子的性质，它们被描述为可区分的量子刚性转子，被困在一维谐振势中。分子通过多通道两体接触势相互作用，结合了分子间相互作用的短程各向异性，包括偶极-偶极相互作用。研究了外加电场和磁场对分子振转态斯塔克和塞曼位移的影响。用精确对角化方法计算了能谱和本征态。详细研究了分子旋转结构、各向异性相互作用、自旋-旋转耦合、电场和磁场以及谐波捕获势的重要性和相互作用，并与两个谐波捕获的可分辨原子的系统进行了比较。所提出的模型和结果可为分子多体哈密顿量提供微观参数，并可用于自底向上逐分子组装分子量子模拟器的研制.
2018-07-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Many-body Theory Calculations of Positron Binding to Halogenated Hydrocarbons
本文使用多体理论从头计算卤代烃正电子结合能，发现氯化分子与实验高度吻合，并指出全局分子性质非通用预测因子，揭示多轨道贡献与势各向异性对结合能的决定性影响。
2023-12-20 cond-mat.str-el physics.atom-ph physics.chem-ph
Ultracold Dipolar Gas of Fermionic $^{23}$Na$^{40}$K Molecules in their Absolute Ground State
我们报告创建一个超冷偶极气体的费米子$^{23}$ Na $^{40}$ K分子在其绝对振转和超精细基态。从弱结合Feshbach分子，我们证明了超精细分辨双光子转移到单重态${\rm X}^1Σ^+ |v{=}0,J{=}0\rangle$基态，相干桥接的结合能差为0.65 eV通过受激快速绝热通道。自旋极化，近量子简并分子气体显示寿命超过2.5秒，突出了NaK对两体化学反应的稳定性。施加均匀电场以诱导高达0.8德拜的偶极矩。随着这些进展，对$^{23}$ Na $^{40}$ K分子的强偶极费米气体的多体物理探索已进入实验阶段。
2015-05-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Efimov Effect in Ultracold Microwave-Shielded Polar Molecules
Department of Physics and Astronomy, Purdue University（普渡大学物理与天文系）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute, Purdue University（普渡大学量子科学与工程研究所）
本文提出屏蔽偶极分子三体物理的量子力学描述，预言可观测的Efimov物理，发现三体参数在偶极单位下具有普适性。
2026-06-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Properties of quasi-one-dimensional molecules with Feshbach resonance interaction
分析了谐振波导中原子与两体相互作用的束缚态和碰撞。在弱共振情况下，闭通道对两原子束缚态的贡献占主导地位。在低能量和值的非共振散射长度的问题可以近似由一个一维的共振模型。三体问题变得不可积，三原子分子的性质变得不同于可积的Lieb-Liniger-McGuire模型所预言的性质。
2006-01-23 cond-mat.soft physics.atom-ph quant-ph
Model for two-body collisions between ultracold dipolar molecules around a Förster resonance in an electric field
本研究提出一种单通道简单模型，描述电场中Förster共振附近超冷偶极分子的两体碰撞动力学，可复现已有的实验和理论结果，为超冷分子碰撞研究提供了全量子动力学之外的高效替代方法。
2022-04-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Double Microwave Shielding
Institute for Molecules and Materials, Radboud University（拉德堡德大学分子与材料研究所）；Department of Physics, Columbia University（哥伦比亚大学物理系）
双微波屏蔽通过抑制非弹性碰撞和三体重组，实现对极分子超冷气体中相互作用的灵活控制，为强相互作用偶极量子物质的多体物理研究提供新方法。
2025-05-26 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-ph
Effective potential and superfluidity of microwave-dressed polar molecules
本文解析推导了微波缀饰极性分子的有效势，验证其散射性质，并计算了NaK气体中BCS配对的临界温度，表明该势适用于研究分子气体的多体物理与超流性。
2022-10-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Experimental realization of a Rydberg optical Feshbach resonance in a quantum many-body system
超冷原子气体中的费什巴赫共振导致了原子物理学中一些最重要的进展。它们不仅能够在BEC-BCS交叉机制中进行开创性的工作[1]，而且还广泛用于超冷分子的缔合[2]，导致形成分子玻色-爱因斯坦凝聚体[3，4]和超冷偶极分子系统[5]。在这里，我们演示了使用超远程里德伯分子的光学费什巴赫共振的实验实现[6]。我们通过调整淬火成深光晶格的量子多体系统的恢复时间来展示它们的实际用途。我们的研究结果为里德伯光学费什巴赫共振开辟了许多应用，因为超长程里德伯分子对几乎所有的原子种类都有丰富的可用共振。其中最有趣的前景是通过耦合到三聚体和四聚体分子状态来实现真正的三体和四体相互作用[7]。
2017-12-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum Computation and Quantum Simulation with Ultracold Molecules
本文回顾了利用囚禁在光学晶格或光镊阱中的超冷分子进行量子信息处理与多体量子模拟的进展、优势、挑战及释放该领域潜力的新思想。
2024-01-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of collectivity enhanced magnetoassociation of $^6$Li in the quantum degenerate regime
Feshbach分子的缔合过程在费米温度以上由Landau-Zener（LZ）跃迁很好地描述，使得二体物理主导动力学。然而，使用$^6$ Li原子和在$B_r=834.1$ G处的相关费什巴赫共振，我们观察到随着费米子原子达到简并，原子-分子耦合的增强，证明了多体相干性的重要性，而不是由传统的LZ模型捕获的。在实验中，我们应用了一个线性的关联斜坡范围从绝热到非平衡分子协会为各种温度。我们开发了一个理论模型，解释了原子-分子耦合的温度依赖性。此外，我们的实验特征，并提取原子-分子耦合系数作为温度的函数，我们的模型和实验结果之间的定性协议。此外，我们模拟了分子缔合在非线性场斜坡的动力学。我们发现，在非平衡状态下，分子缔合效率可以通过随时间立方地扫描磁场来提高。原子-分子耦合系数的精确测量对于分子缔合和多体集体动力学的理论和实验研究都具有重要意义。
2022-11-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Complex collisions of ultracold molecules: a toy model
我们引入一个模型来研究一维超冷双原子分子通过两两相互作用势的碰撞。我们目前的结果，这个系统，并认为它提供了真正的分子碰撞在三维空间中的教训。我们分析了超球坐标表象中绝热势的分布以及绝热近似下（即绝热通道之间无耦合）四体束缚态的分布。结果表明，当两个分子分离时，绝热势分布由混沌向非混沌转变，而四体束缚态的最近邻能级间距分布没有出现明显的混沌.我们还研究了分子性质，如相互作用强度，相互作用范围和原子质量，对绝热势的共振密度和混沌度的影响。我们数值计算发现，四体束缚态密度对这些参数的依赖性被捕获的简单的标度律，在协议与以前的分析参数，即使这些参数依赖于不受控制的近似。这种一致性表明，类似的标度律也可能支配三维空间中的真实分子碰撞。
2019-06-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Simulations of evaporation to deep Fermi degeneracy in microwave-shielded molecules
本研究通过蒙特卡洛模拟，探究了微波屏蔽极性费米分子气体的蒸发冷却过程，验证了模型与实验的高度一致性，并表明在最优条件下可达到费米温度的10%以下，为超冷分子量子物质的实现提供了可行路径。
2024-07-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
