Transition strength measurements to guide magic wavelength selection in optically trapped molecules
具有长相干时间的分子的光捕获对于量子信息和计量学中的许多协议是至关重要的。然而，限制被捕获分子寿命的因素仍然难以捉摸，需要对潜在的分子结构有更好的理解。在这里，我们表明，在弱的和深绑定的$^{88}$锶$_2$分子，结合\textit{ab initio}计算的振动线强度的测量，允许明确识别振动量子数。这反过来又使得能够构建精细的激发势能曲线，这些曲线可以选择有利于长振动相干性的魔波长。我们证明了拉比振荡之间的远分离的振动状态，持续近100毫秒。
2020-05-25 physics.atom-ph quant-ph
Determination of CaOH and CaOCH$_3$ vibrational branching ratios for direct laser cooling and trapping
碱土金属单醇盐自由基（MOR）具有有助于直接激光冷却至亚毫开尔文温度的分子性质。利用脉冲超声分子束源的色散激光诱导荧光（DLIF）测量方法，测定了MORs CaOH和CaOCH $_{3}$的振动分支比和Franck-Condon因子。用窄线宽连续波染料激光激发，我们精确地测量每个分子中$\tilde{X}-\tilde{A}$和$\tilde{X}-\tilde{B}$电子系统的荧光分支。观察到弱的非零振动角动量的弯曲激发态的禁戒衰变。简正模理论分析结合从头计算结构计算进行，并与实验结果进行比较。我们的测量和分析为直接激光冷却这些（和其他）复杂的非线性多原子分子铺平了道路。我们还描述了一种可能的方法，激光冷却和捕获的分子与较少的对称性，如手性物种。
2018-12-13 physics.atom-ph physics.chem-ph
Single Electrons in a Dual-Plane Printed-Circuit-Board Penning Trap
Harvard University（哈佛大学）；Northwestern University（西北大学）
在双平面PCB潘宁阱中实现单电子捕获与检测，表征了确定性加载、轴向阻尼、温度及碰撞诱导磁控管半径增长，为量子信息科学奠定基础。
2026-06-29 physics.atom-ph quant-ph
Vibrationally coupled Rydberg atom-ion molecules
本文研究 Paul 阱中离子晶体与两端里德伯原子形成 RAIMs 的条件，通过 Floquet 与标度分析确定其存活参数，并提出利用晶体共同运动模式实现双 RAIM 阻塞或反阻塞的方案。
2025-05-12 physics.atom-ph quant-ph
Ion-laser interactions: The most complete solution
囚禁离子被认为是进行量子信息处理的最佳候选者之一。通过与激光束相互作用，它们在某种程度上易于操纵，这使得它们成为产生其振动运动的非经典态、重建准概率分布函数、产生量子门等的极好选择。然而，大多数这些效应都是在所谓的低强度区域产生的，这就是，当拉比频率远小于陷波频率时。由于在其他机制中产生更快的量子门的可能性，以更完整的方式研究该系统是重要的，这是本文的动机。我们首先研究离子被困在保罗陷阱的方式，并审查捕获的基本机制。然后，我们将展示如何完全解决捕获状态的问题;即，我们找到了完整哈密顿量的本征态。我们展示了如何在低强度制度Jaynes-Cummings和反Jaynes-Cummings相互作用可以得到，而不使用旋转波近似和分析中，高强度制度色散哈密顿产生。传统的方法也被研究并用于产生振动波函数的振动非经典态。特别是，我们展示了如何添加和减去振动量子的初始状态，如何产生特定的叠加数的状态，以及如何产生NOON状态的离子的二维振动。它还示出了如何挤压可以测量。利用Lewis-Ermakov方法研究了含时问题，给出了考虑陷阱含时时的解，并分析了一种特殊的含时效应对初始振动波函数的压缩.
2012-10-30 physics.atom-ph quant-ph
Image-current mediated sympathetic laser cooling of a single proton in a Penning trap down to 170 mK axial temperature
本研究实现了彭宁阱中单个质子经激光冷却铍离子协同冷却至170 mK轴向温度，较前纪录提升15倍，为奇异粒子高精度测量奠定基础。
2023-10-16 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Entangling quantum gate in trapped ions via Rydberg blockade
本文从理论上分析了利用离子里德伯态间的偶极相互作用在两个囚禁的Ca $^+$离子间实现纠缠量子门的方法。在非均匀电场中，由于电子自由度和振动自由度之间的强耦合，囚禁离子的里德伯激发动力学通常受到机械力的强烈影响。我们证明，这种有害的影响可以克服通过使用出现从附近的里德伯态的微波耦合的修饰状态。同时，这些修饰态表现出长程偶极相互作用，我们用它来实现一个可控的绝热相位门。我们的研究突出了一条通往囚禁离子量子处理器的路线，其中量子门独立于振动模式实现。
2013-06-25 physics.atom-ph quant-ph
Trapping Ion Coulomb Crystals in an Optical Lattice
本研究在光学晶格中俘获多个离子，显著增强了对轴向电场的鲁棒性并大幅提高轴向频率，为扩展离子阵列和长程量子模拟提供了新途径。
2023-06-21 physics.atom-ph quant-ph
Fast and high-yield fabrication of axially symmetric ion-trap needle electrodes via two step electrochemical etching
尽管在建设先进的微制造离子阱的进展，保罗陷阱采用针电极保留其意义，由于制造的简单性，同时生产高品质的系统，适合于量子信息处理，原子钟等低噪声操作，如尽量减少“多余的微动”，针应该是几何直线和相互精确对齐。先前用于制造离子阱针电极的自终止电化学蚀刻采用敏感且耗时的技术，导致可用电极的成功率低。在这里，我们展示了一种蚀刻技术，用于快速制造直的和对称的针，具有很高的成功率和一个简单的设备，降低了对对准缺陷的敏感性。我们的技术的新颖性来自于使用两步方法，采用湍流蚀刻进行快速成形和缓慢蚀刻/抛光，用于随后的表面抛光和尖端清洁。使用这种技术，离子阱的针电极可以在一天内制造，大大减少了新设备的设置时间。通过这种技术制造的针已被用于我们的离子阱，以实现几个月的捕获寿命。
2022-06-29 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Inelastic collisions of ultra-cold heteronuclear molecules in an optical trap
超冷的RbCs分子处于$^3Σ^+$基态电子的高振动能级，被限制在光阱中。这些分子与Rb和Cs原子的非弹性碰撞率被确定为单独的振动能级，跨越一个数量级的结合能。碰撞过程的一个简单的模型，以准确地再现所观察到的散射率。
2008-01-31 physics.atom-ph physics.chem-ph
Field Deviations in Dipole-Driven Linear Paul Traps: Effects of Endcap Boundaries and their Minimization
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本文研究偶极驱动线性保罗阱的场偏差，通过实验证实偶极驱动会使径向久期频率不等，提出的几何修改方案可显著降低径向-轴向耦合。
2026-08-06 physics.atom-ph
Fluorescence during Doppler cooling of a single trapped atom
利用半经典方法研究了初始热态单囚禁原子在弱束缚态下多普勒冷却的时间动力学。我们开发了一个分析模型的最简单的情况下，一个单一的振动模式的谐波陷阱，并显示该模型如何使我们能够通过观察冷却过程中的荧光率来估计被困粒子的初始能量。这种温度测量的实验实现提供了一种通过观察在没有冷却的情况下的温度上升来测量原子加热速率的方法。与传统的边带检测方法相比，该方法在技术上相对简单，并且这两种方法是合理的一致。我们还讨论了RF微动的影响，相关的被困原子离子，和冷却动力学上的振动模式之间的耦合的效果。
2007-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Decoherence in Ion Trap Quantum Computers
Cirac-Zoller量子计算机中离子振动耦合的{ \it内禀}退相干[Phys. Rev. Lett. { \bf 74}，4091（1995）]中所述。从振动模式处于温度$T$的状态开始，并且每个离子处于激发态和基态的叠加，绝热近似用于找到离子如它们在没有振动的情况下那样演化的包含概率$P(t)$，以及振动模式演化成任何最终状态的包含概率。找到了$P(t)$在$T=0$处的解析形式，并找到了所有$T$的退相干时间。退相干被发现是相当小的，即使对于1000个离子。
1996-03-29 atom-ph cond-mat physics.atom-ph
Efficient Three-Dimensional Sub-Doppler Cooling of $^{40}$Ca$^+$ in a Penning Trap
Georgia Tech Research Institute（佐治亚理工学院研究院）
通过参数驱动和双光子暗共振实现 $^{40}$Ca$^+$ 离子在Penning陷阱中的三维子德普勒冷却，显著降低轴向模式占据数。
2026-02-03 physics.atom-ph quant-ph
Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto-optical trap with independent axial cooling and pushing
本文报道了一种基于轴向独立冷却和推动的二维磁光阱的冷铯原子强源的研究。新设计的源，建议作为2D-HP MOT，使用空心激光束轴向冷却和薄推激光束冷原子束提取。通过推动光束独立地调节，原子通量可以基本上被优化。在2D-HP MOT中获得的原子通量最大值为$4.02\times 10^{10}$ atoms/s，与我们实验中的传统2D $^+$ MOT相比增加了60%。此外，在推进功率为10 $μ$ W和失谐量为$0Γ$的情况下，2D-HP MOT可以产生相当强的冷铯原子束，伴随的光移被抑制了20倍。冷铯束的轴向速度分布集中在6.8 m/s，FMHW约为2.8 m/s。研究了原子注量与推进功率和失谐量的关系。实验结果与理论模型吻合较好。
2015-09-24 physics.atom-ph physics.optics
Quantum nuclear dynamics on a distributed set of ion-trap quantum computing systems
本文利用IonQ的11量子比特离子阱量子计算机Harmony研究短强氢键系统中共享质子的量子波包动力学，首次将分布式量子计算（基于张量网络）应用于化学动力学问题，实验结果与经典模拟吻合良好且达到化学精度。
2024-06-07 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Adiabatically controlled motional states of a ground-state cooled CaO$^{+}$ and Ca$^{+}$ trapped ion chain
本研究针对囚禁分子离子外部自由度调控需求，利用共囚禁Ca⁺协同边带冷却实现CaO⁺轴向运动模近基态冷却，验证绝热调谐模式频率时声子态可保持，为分子偶极-声子相互作用研究奠定基础。
2022-12-09 physics.atom-ph quant-ph
1D and 2D optical lattices on a chip for quantum computing
提出了一种在介质衬底上制作冷原子光频偶极力微阱阵列的方法。陷阱是光波导上方的倏逝波场中的节点，由不同波导模式的干涉产生。这些陷阱具有在开发用于量子计算的基于中性原子的架构中所寻求的特征：~ 1 mW的激光功率产生在波导上方150 nm处的非常紧密的陷阱，其中陷阱振动频率~ 1 MHz并且振动基态尺寸~ 10 nm。阵列是可扩展的，并且允许为量子逻辑操作寻址各个站点。
2004-06-10 physics.atom-ph
Creation of two-dimensional coulomb crystals of ions in oblate Paul traps for quantum simulations
我们发展的理论来描述的平衡离子的位置和声子模式的被困离子量子模拟器在一个扁圆的保罗陷阱，创建二维库仑晶体在三角形晶格。通过将离子的内部状态耦合到沿对称轴传播的激光束上，我们研究了通过轴向声子介导的有效伊辛自旋-自旋相互作用，该相互作用对离子微动不太敏感。我们发现，轴向模式频率允许编程的伊辛相互作用与逆幂律自旋-自旋耦合，可以从均匀的直流电压调谐到$r^{-3}$。这样的陷阱可以允许有趣的新的几何配置的量子模拟对中等大小的系统，包括挫折的磁性三角晶格或Aharonov-Bohm效应的离子隧道。该陷阱还结合了周期性的边界条件周围的循环，可以用来检查时间晶体。
2014-06-20 physics.atom-ph quant-ph
Vibrational branching ratios and hyperfine structure of $^{11}$BH and its suitability for laser cooling
BH分子的简单结构使其成为直接激光冷却的优秀候选者。我们测量了${\rm A}^{1}Π(v'=0)$态衰减到基态振动能级${\rm X}^{1}Σ^{+}$的分支比，发现它们对激光冷却非常有利。我们验证了自旋禁戒跃迁到中间态${\rm a}^{3}Π$的分支比是不合理的小。我们测量了X态的最低转动跃迁频率，X态和A态相应能级的超精细结构，并确定了核电四极和磁偶极耦合常数.我们的研究结果表明，一个相对简单的激光冷却方案，塞曼慢和磁光阱可以用来冷却，减慢和陷阱BH分子。
2014-08-05 physics.atom-ph
Trapping, cooling, and photodissociation analysis of state-selected H$\_2^+$ ions produced by (3+1) multiphoton ionization
我们报告的生产冷，状态选择H $_2^+$分子离子在线性RF陷阱。离子由H $_2$的（3+1）共振增强多光子电离（REMPI）产生，并由激光冷却的Be $^+$离子共振冷却。在演示和表征REMPI过程后，我们使用213 nm深紫外激光光解来验证所产生的H $_2^+$离子样品的高振动纯度。此外，在$v=0$和$v=1$能级中产生的离子的光解离效率之间的巨大差异提供了检测$v=0 \to 1$跃迁的方法。这些结果为H $_2^+$的高分辨率振动光谱的基本计量学应用铺平了道路。
2020-08-26 physics.atom-ph
Box traps on an atom chip for one-dimensional quantum gases
我们提出了在原子芯片上实现超冷气体的定制捕获势。我们实现了高度细长的陷阱与盒状限制沿长，轴向方向与传统的谐波限制沿两个径向方向相结合。介绍了原子芯片和盒阱的设计、制作和性能测试。我们加载超冷（$\lesssim1 μ$ K）云的$^{87}$ Rb在一个盒子陷阱，并证明玻色气体聚焦作为一种手段来表征这些原子云在任意形状的潜力。我们的结果表明，原子芯片上的盒状轴向势对于一维量子气体的研究是非常有希望的。
2009-11-27 physics.atom-ph
Quantum State Control via Trap-induced Shape Resonance in Ultracold Atomic Collisions
我们研究了囚禁但分离的超冷原子之间的受控碰撞。用一个依赖于能量的δ函数赝势模型自洽地处理原子间的相互作用，并证明了该模型的有效性。在临界分离处，分子束缚态和陷阱的振动本征态之间可以发生“陷阱诱导的形状共振”。这种共振导致避免了作为分离函数的本征谱的交叉。我们研究如何将这种新的共振用于量子控制。
2003-10-31 cond-mat.soft physics.atom-ph quant-ph
Cooling atoms in an optical trap by selective parametric excitation
我们证明了通过光阱振动模的参量激发，从一个紧密的光阱中能量选择性地去除冷原子的可能性。利用阱势的非谐性，我们通过调节参量调制频率，选择性地去除能量最高的被囚禁原子或激发阱底原子。这个过程，这已被确定为一个可能的热源，也似乎是一个强大的方式，迫使蒸发冷却非谐波陷阱。
2001-04-10 physics.atom-ph
A high-precision rf trap with minimized micromotion for an In+ multiple-ion clock
我们提出了一个实验来表征我们的新的线性离子阱设计的多离子光学时钟的操作使用115-In^+作为时钟离子。为了表征陷阱以及时钟离子的共振冷却，我们使用172-Yb^+。陷阱设计已来自有限元法（FEM）计算和第一个原型的基础上玻璃增强热固性层压板建成。本文详细介绍了陷阱的制作工艺和微动测量。多余的微动测量使用光子相关光谱的分辨率为1.1nm的运动幅度，并在这个陷阱中的剩余轴向射频场进行了比较，有限元计算。用这种方法，我们证明了系统的时钟偏移由于过度微动的敏感性，|（Δ v/v）|= 8.5x10^-20。基于对阱轴向射频场的测量，我们估计每个阱段可以存储12个离子，并将其用作光学频率标准，由于微动，其分数不准确度为\leq 1 × 10 ^-18。
2012-06-22 physics.atom-ph
Suitability of linear quadrupole ion traps for large Coulomb crystals
在线性四极离子阱中生长和研究由数万到数十万个离子组成的大型库仑晶体，为阱的实现提出了新的挑战。我们考虑几个陷阱的设计，首先比较总驱动的微动幅度作为一个函数的位置内的捕获体积，总微动是一个重要的比较点，因为它可以限制晶体尺寸的射频驱动能量转换成热能。我们还比较了轴向分量的微动，这导致一阶多普勒频移沿首选的光谱轴上的大库仑晶体的精密测量。最后，我们比较捕获潜在的非谐性，它可以诱导非线性共振加热的正常模式的频率转移到共振晶体的生长。我们应用非变形晶体近似简单计算这些非谐引起的位移，允许一个简单的估计时，晶体生长可以导致激发不同的非线性加热共振。在轴向微动和非谐点的比较，我们发现显着的差异比较陷阱的设计，与原来的旋转端盖陷阱执行略优于传统的在线端盖陷阱。
2012-01-31 physics.atom-ph
Excited state preparation of trapped ultracold atoms via swept potentials
本文研究通过拖动外部长程势穿过一维谐振子阱中的超冷原子，利用对称性破缺诱导的能级耦合实现高保真振动激发，并提出绝热控制和快速隧穿两种协议。
2023-11-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
First principle simulation of ultra-cold ion crystals in a Penning trap with Doppler cooling and a rotating wall potential
本文对旋转壁潘宁阱中多离子相互作用进行了直接数值模拟。离子动力学模型的经典。轴向和平面多普勒激光冷却模型使用随机动量脉冲的基础上两个层次的原子散射率。被模拟的等离子体是由100个离子组成的超冷二维晶体。我们比较多普勒冷却的结果直接到以前的线性本征模分析。在频率和模式结构的协议。此外，当应用多普勒激光冷却时，激光冷却的稳态等离子体轴向温度符合多普勒冷却极限。使用这里描述和基准的方法的数值模拟将提供对大型捕获离子晶体的动力学的见解，提高它们作为量子模拟和传感平台的性能。
2019-03-25 physics.atom-ph physics.plasm-ph
