Efficiently-coupled microring circuit for on-chip cavity QED with trapped atoms
我们提出了一个完整的制作研究的一个有效的耦合微波光路量身定制的腔量子电动力学（QED）与囚禁原子。这种微结构制作在透明薄膜上，在宽频带内具有高的真空光纤边缘耦合效率。此外，总线波导滑轮耦合器实现了在两个铯D线频率下与微环的临界耦合，而在铯“魔术”波长下实现了高耦合效率，用于在微环上方创建双色倏逝场陷阱的晶格。所提出的平台有望实现一个强大的原子-纳米光子混合量子器件。
2020-10-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Observation of quantum spin noise in a 1D light-atoms quantum interface
我们在一维光-原子界面上观测到了原子系综的集体量子自旋态。由数百个铯原子组成的弦被困在一个锥形钟的倏逝场中，处于相干自旋态，这是两个时钟态的叠加。一个弱的量子nondemolition测量的一个投影的集体自旋使用失谐探针分散耦合到集体原子观察，随后由一个强破坏性测量相同的自旋投影。对于相干自旋态，我们实现的量子投影噪声的值40分贝以上的检测噪声，远高于重建非经典状态的负维格纳函数所需的3分贝。我们分析了由倏逝波捕获和探测的原子所固有的强空间不均匀性的影响。我们进一步研究了与测量诱导自旋压缩相关的量子涨落的时间动力学，并评估了热原子运动的影响。这项工作为在一维自旋系综中观察自旋压缩态和纠缠态以及多体相互作用铺平了道路。
2018-01-18 quant-ph
A state-insensitive, compensated nanofiber trap
光纤网络中激光冷却原子的捕获和接口是量子信息科学的重要能力。继Balykin等人和Vetsch等人的开创性工作之后，我们提出了一种利用双色态不敏感的倏逝波在介质管周围捕获单个铯原子的方法。具体来说，我们表明，矢量光的位移（即，由前向传播的消逝波的固有椭圆率引起的基态的有效不均匀塞曼展宽）可以被后向传播的消逝波有效地抵消。此外，通过在魔波长下操作捕获激光器，我们去除了基态和激发态之间的差分标量光位移，从而允许光学D2跃迁的共振驱动。该方案提供了一个很有前途的方法来捕获和探测中性原子与现实的实验参数长的陷阱和相干寿命。
2011-10-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of ultracold atomic lattice to a suspended photonic waveguide
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
该研究实现了超冷原子晶格与悬空光子波导的确定性耦合，为中性原子量子计算和量子模拟的可扩展性提供了新途径，并支持高精度光学读取和纳米级光场成像。
2025-11-22 quant-ph
Substrate-based atom waveguide using guided two-color evanescent light fields
我们提出了一种偶极力线性波导，它将中性原子限制到λ/2以上的微加工单模介质光波导。光导在水平偏振TE模式中携带远蓝色失谐光，在垂直偏振TM模式中携带远红色失谐光，两种模式都接近光学截止。由于两种模式的不同倏逝衰减长度，在光导上方形成横向平面中的俘获最小值。这种设计允许在衬底上制造机械稳定的原子光学元件。我们计算的全矢量约束模式的任意形状的引导使用二维非均匀有限元在频域中，使我们能够优化原子波导特性。在总功率为6 mW（D2线失谐量± 15 nm）的0.8 μ m × 0.2 μ m的矩形光波导中，铯原子（mF = 0）的陷阱深度为200 μ K，横向振荡频率f_x = 40 kHz，f_y = 160 kHz，收集面积约为1 μ m^2，相干时间为9 ms。我们讨论了非零m_F、表面相互作用、加热速率、衬底折射率以及波导弯曲半径的限制等因素的影响。
2000-02-10 cond-mat physics.atom-ph physics.optics
Single-atom trapping in the evanescent field of an integrated photonic resonator
Quantum Source Labs（量子源实验室）
研究通过倏逝场机制实现单个超冷原子在硅氮微环谐振腔中的高效捕获，展示了无持续冷却下的捕获持续时间对数扩展，实现了单原子与谐振腔的高效耦合。
2026-05-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Fiber ring resonator with nanofiber section for chiral cavity quantum electrodynamics and multimode strong coupling
我们实验上实现了一个光纤环形腔，包括一个锥形部分与亚波长直径腰部。在该部分中，被引导的光表现出显著的渐逝场，其允许与光学发射器的有效接口。一个商业可调谐光纤分束器提供了简单和强大的耦合到谐振器。谐振腔的关键参数，如其输出耦合率，自由光谱范围和双折射率可以调整。由于低锥度和耦合损耗，谐振器表现出F=75+/-1的无载精细度，足以达到用于放置在倏逝场中的发射器的强耦合的状态。该系统非常适合于沿超导截面捕获激光冷却的原子系综。基于测量的参数，我们估计该系统可以作为一个平台，光学多模强耦合实验。最后，我们讨论了基于手征量子光学应用的谐振腔的可能性。
2016-11-04 physics.optics quant-ph
Reactive near-field subwavelength microwave imaging with a non-invasive Rydberg probe
State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Institute of Laser Spectroscopy（量子光学技术与器件国家重点实验室激光光谱研究所）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（极端光学协同创新中心山西大学）
利用Rydberg原子的非破坏性性质，实现非侵入性的微波场子波长近场成像，提升空间分辨率和诊断应用精度。
2025-12-22 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Enhanced Transmission of Light and Matter through Nanoapertures without Assistance of Surface Waves
薄金属膜中的亚波长孔径阵列能够增强光和物质波的传输[例如，参见T.W. Ebbesen等人，Nature（London）391，667（1998）和E. Moreno等人，物理修订版信函95，170406（2005）]。这种现象依赖于表面电子或物质波的共振激发。我们展示了另一种机制，它提供了一个很大的传输增强，而不是通过耦合到表面波，但在远场区的衍射倏逝波的干涉。通过与最近公布的数据进行比较，验证了该机制。
2006-03-23 physics.optics quant-ph
A Nanofiber-Based Optical Conveyor Belt for Cold Atoms
我们演示了冷铯原子在毫米级距离上沿光学通道的光学输运。原子被囚禁在一个由双色倏逝场包围的一维光晶格中，双色倏逝场分别与原子跃迁发生远红和远蓝失谐。蓝失谐场是一种纳米光纤导模，而红失谐场是一种驻波模，导致原子的周期性轴向约束。这里，该驻波用于通过使形成驻波的两个反向传播场相互失谐来沿波导传输原子。基于纳米纤维的传输的性能和局限性进行了评估，并讨论了可能的应用。
2012-12-17 physics.atom-ph quant-ph
The Optical Excitation of Zigzag Carbon Nanotubes with Photons Guided in Nanofibers
我们考虑来自亚波长直径光纤产生的消逝场的光子对半导体碳纳米管中电子的激发。这种纳米纤维的强烈变化的倏逝场需要放弃偶极近似。我们发现，这导致了新的效果，特别是高度依赖的光子吸收的相对取向和几何形状的纳米管，在光学和近红外域的设置。特别是，我们计算光子吸收概率的直纳米管和纳米管依赖于它们的相对角度。正交的纤维的纳米管被发现比平行的纳米管时，他们是短的执行更好。随着纳米管变长，平行纳米管的吸收被发现超过正交纳米管，并且对于极长的纳米管接近100%。此外，我们表明，如果纳米管以适当的方式缠绕在纤维周围，吸收增强。我们发现，光学和近红外光子可以转换为激发的效率，可能超过90%。这可能为未来的光电探测器提供机会，我们讨论可能的设置。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall 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
Directional nanophotonic atom--waveguide interface based on spin--orbit interaction of light
玻璃纤维形式的光波导是全球电信网络的骨干。在这样的光纤中，光通过在具有较高折射率的纤芯和较低折射率的包层之间的界面处发生的连续全内反射而被长距离地引导。虽然这种机制确保没有光从波导中逃逸，但它会在包层中产生倏逝场。虽然在标准光纤中保护该场不与环境相互作用，但是通常在空气或真空包层光纤中采用该场，以便使用例如，锥形光纤耦合器值得注意的是，后者所施加的强限制可以导致光的自旋和轨道角动量的显著耦合。利用这一效应，我们证明了受控的方向自发发射的光量子发射到一个亚波长直径的波导。在一个范例设置，包括铯原子位于附近的真空包覆的二氧化硅纳米粒子的影响进行了研究。我们实验观察到的不对称性高于10：1的发射率到对向传播的基本导模的双折射。此外，我们证明，这种不对称性可以定制的状态准备和适当的激发的量子发射器。我们希望我们的研究结果将有重要的影响，在纳米光子学和量子光学的研究和实现集成的光信号处理的经典以及在量子制度。
2014-06-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
