Single-atom trapping in holographic 2D arrays of microtraps with arbitrary geometries
我们演示了单原子捕获在二维阵列的微陷阱与任意几何形状。我们使用空间光调制器（SLM）生成阵列，使用该空间光调制器，我们在聚焦之前在光学偶极阱光束上压印适当的相位图案。我们捕获单个$^{87}{\rm Rb}$原子在阵列的网站包含高达$\sim100$微陷阱分开的距离小至$3\;μ$ m，具有复杂的结构，如三角形，蜂窝状或kagome晶格。使用陷阱深度均匀性的闭环优化确保所有陷阱位置是等效的。这种多功能的系统在量子信息处理和量子模拟中有着广泛的应用，例如，利用里德伯原子模拟受抑的量子磁性。
2014-02-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Single-Atom Addressing in Microtraps for Quantum-State Engineering using Rydberg Atoms
本文报道了一对由$3\;μ$ m隔开的单原子微阱中单个原子的选择性寻址。使用可调谐的光位移，我们使选定的原子与全局里德堡激发激光器（与其他原子共振）发生非共振，从而有可能选择性地阻止该原子被激发到里德堡态。此外，我们还演示了利用寻址光对两原子纠缠态的控制操作，通过对系统的波函数的一个分量产生相移，将其转移到里德伯激发光的暗态。我们的结果是实现量子信息处理和量子模拟与大阵列的里德伯原子的重要一步。
2014-06-19 physics.atom-ph quant-ph
Permanent magnetic lattices for ultracold atoms and quantum degenerate gases
我们提出使用永磁薄膜的周期性阵列来产生用于限制、操纵和控制小团超冷原子和量子简并气体的微陷阱磁晶格。利用解析表达式和数值计算，我们表明，磁性薄膜的周期性阵列可以产生一维（1D）和二维（2D）的磁晶格与非零的潜在的最小值，允许超冷原子被捕获没有损失，由于自旋翻转。特别是，我们表明，两个交叉层的平行的矩形磁铁加上偏置场的周期性阵列，或一个单层的周期性阵列的方形磁铁与三个不同的厚度加上偏置场，可以产生二维磁晶格的微陷阱具有非零电位的最小值和可控的陷阱深度。对于具有微米级周期性的阵列，磁性微陷阱可以具有非常大的陷阱深度（对于为2D晶格选择的实际参数，$\sim$ 0.5 mK）和非常紧密的约束。
2005-12-18 cond-mat.other quant-ph
Tunnel-coupled optical microtraps for ultracold atoms
本文回顾了用于超冷原子操控的隧穿耦合光学微阱技术及其最新进展，该平台具备低熵制备和单格位操控能力，为探索新奇量子态与动力学提供了新机遇。
2024-01-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Initializing a Quantum Register from Mott Insulator States in Optical Lattices
我们提出并定量地发展了两种方案，通过从光晶格中的莫特绝缘体态引出，在光微阱中快速准确地产生稳定的中性原子初始组态。我们表明，成千上万的原子可以被提取和存储在基态的光学微阱阵列与一个原子每个陷阱在一个操作过程中表现出巨大的可扩展性。第一方案中的提取期间的失败概率可以足够小（10^{-4}）以高保真度初始化大规模量子寄存器。一个互补的更快的计划与更多的提取原子，但较低的保真度也被开发。
2007-06-06 cond-mat.other quant-ph
Sideband cooling and coherent dynamics in a microchip multi-segmented ion trap
具有多个阱段的小型化离子阱阵列为可扩展的量子信息处理提供了有前途的架构。分段线性Paul阱的小型化允许将微阱划分在不同的存储和处理区中。通过外部陷阱控制电压对许多离子进行单独的位置控制-每个离子在其长寿命的电子能级中携带量子比特信息-对于下一代大规模量子算法的实现非常重要。我们提出了一种新型的可扩展的微芯片多段离子阱，其具有两个不同的相邻区域，一个用于存储，另一个专用于使用单离子和线性离子晶体处理量子信息：一对收音机-频率驱动的电极和62个独立控制的DC电极允许单个离子或线性离子晶体在轴向和径向阱频率为几MHz。利用边带光谱对<->40 Ca+离子的S1/2D 5/2窄量子比特跃迁进行了表征和优化，演示了相干单量子比特拉比旋转和光学冷却方法。我们确定加热率使用边带冷却测量振动基态，这是必要的后续两个量子比特的量子逻辑操作。证明了可扩展的量子信息处理的适用性。
2008-02-03 quant-ph
Two-dimensional array of microtraps with atomic shift register on a chip
捕获原子的阵列是开发包括用于存储和处理量子信息的大量物理量子位的寄存器的理想起点。一种非常有前途的方法涉及在称为原子芯片的微制造设备上产生的中性原子陷阱，因为几乎任意的陷阱配置都可以在坚固而紧凑的封装中实现。然而，到目前为止，原子芯片实验一直集中在包含单个或几个单独陷阱的小型系统上。在这里，我们报告的实验上的二维阵列的捕获超冷原子云准备使用一个简单的磁膜原子芯片。我们能够将原子装载到数百个紧密限制和光学分辨的阵列位置中。然后，我们将单个原子云冷却到量子简并所需的临界温度。利用原子芯片作为原子移位寄存器，原子在芯片表面上穿梭，并且使用聚焦激光来快速清空各个陷阱来实现原子的局部操纵。
2009-02-13 physics.atom-ph quant-ph
Trapped ions in optical lattices for probing oscillator chain models
我们发现，一个链的捕获离子嵌入微陷阱产生的光晶格，可以用来研究振荡器模型相关的干摩擦和能量输运。数值计算与现实的实验参数表明，无论是静态和动态的离子链的性质显着变化的光晶格功率的变化。最后，我们提出了一个利用自旋自由度来探测离子链相空间结构和量子临界行为的实验方案。
2011-07-02 quant-ph
Fast, accurate, and predictive method for atom detection in site-resolved images of microtrap arrays
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；ONERA（法国航空航天研究院）
本文提出了一种基于估计理论的快速准确方法，用于微陷阱阵列位分辨图像中单个原子的检测，并通过实验验证其在高精度和实时应用中的有效性。
2025-09-03 cond-mat.quant-gas physics.data-an quant-ph
Fast transport, atom sample splitting, and single-atom qubit supply in two-dimensional arrays of optical microtraps
由微光学元件产生的二维光学微阱阵列为中性原子量子信息处理、量子模拟和超冷量子气体的操纵提供了一种通用的和可扩展的架构。在本文中，我们通过引入新的技术和功能以及先前单独实现的功能的组合操作来展示这种方法的高级功能。我们介绍了基于压电驱动器的运输原子系综超过一个以上的陷阱分离的距离，检查由声光束转向提供的快速原子运输的能力，并分析了在这些配置中的原子运输的绝热性限制。我们实现了一个空间光调制器与8位传输控制的每个网站的陷阱深度和加载的原子数的调整。我们结合了单站点寻址，陷阱深度控制，和原子运输在一个配置，用于演示分裂的原子系综与可变比率在预定义的寄存器站点。最后，我们使用受控的亚泊松准备单囚禁原子从这样的系综，以表明我们的方法允许实现连续供应的单原子量子比特具有高保真度。这些新颖的实现和它们的组合操作显著地扩展了用于偶极阱中超冷原子的动态和可重构操纵的可用技术。
2013-01-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Fast ion swapping for quantum information processing
我们展示了一个SWAP门之间的激光冷却的离子在一个分段的微阱通过快速物理交换的离子位置。该操作与量子位初始化、操纵和读出以及其他类型的穿梭操作（例如线性传输和晶体分离和合并）结合使用。结合这些操作，我们执行SWAP门的量子过程层析成像，获得99.5（5）\%的平均过程保真度。在42~ $μ$ s的时间内，对一个双离子晶体的所有六个集体模，在低于0.05（1）~量子的运动激发下，证明了交换操作。将这些技术扩展到三个离子，我们颠倒了三离子晶体的顺序，并重建了用于该操作的真值表，从而在逻辑基础上获得了99.96（13）\%的平均过程保真度。
2016-07-13 quant-ph
Magnetic lattices for ultracold atoms
本文综述了我们实验室的磁晶格的发展，磁晶格由图案化的磁性薄膜产生的磁性微陷阱的周期性阵列来捕获周期性阵列的超冷原子。最近的成就包括：在10微米周期的一维磁晶格中实现了多重玻色-爱因斯坦凝聚体;制作了适用于量子隧穿实验的亚微米周期正方形和三角形磁晶格结构;在亚微米周期三角形磁晶格中捕获了超冷原子;以及使用长程相互作用里德伯原子来实现大间距磁晶格中的位置之间的自旋-自旋相互作用的提议。
2019-06-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Creation and transfer of non-classical states of motion using Rydberg dressing of atoms in a lattice
本文从理论上研究了在非共振激光场中利用里德伯修饰对囚禁基态原子运动态的操纵。微阱阵列或光晶格中修饰原子间里德伯态相互作用所产生的力可以强烈耦合它们的运动。我们发现，修整场的强度调制允许压缩一对原子的相对运动，并产生非经典的机械状态。将这种成对方案扩展到一维链提供了对整个系统的机械自由度的灵活控制。我们说明了我们的研究结果与协议，以操纵一对原子的所有运动自由度，并创建纠缠态。我们还提出了一种沿非平凡长度的原子链传递非经典关联的方法。运动态的长寿命性质，以及里德伯敷料的高可调性，使我们的建议对目前的实验装置可行。
2016-11-04 quant-ph
Optimized magnetic lattices for ultracold atomic ensembles
本文介绍了一种基于图案化永磁薄膜的超冷原子磁微阱的设计方法。一个快速的数值算法是用来自动生成模式，提供最佳的原子限制，同时尊重所需的晶格对称性和陷阱参数。该算法可以产生任何平面对称的有限和无限的晶格，我们专注于特别是对未来的实验感兴趣的正方形和三角形晶格。典型的陷阱参数进行了讨论，以及现实的缺陷，如有限的光刻分辨率和磁不均匀性的影响。设计者晶格为在原子芯片上利用超冷原子进行量子模拟和量子信息处理开辟了新的途径。
2010-06-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
One- and two-dimensional quantum walks in arrays of optical traps
提出了一种新的实现中性原子在微光阱阵列或光晶格中离散时间量子行走的方法。我们分析了位置空间中的一维行走，硬币，控制量子行走器位移的额外量子位自由度，实现为空间离域量子位，即，硬币也在位置空间中被编码。我们分析了量子行走对温度和实验缺陷的依赖性，如陷阱位置的抖动。最后，结合空间非定域量子比特和超精细量子比特，我们给出了一个在二维正方形晶格上实现量子行走的方案，并且可以实现不同的硬币算符.
2005-05-09 quant-ph
Trapped atoms and superradiance on an integrated nanophotonic microring circuit
研究实现了在集成纳米光子微环电路上囚禁多达70个冷原子，利用简并拉曼边带冷却获得近700ms寿命，并观察到原子向回音壁模式的超辐射衰变，为量子应用提供了可扩展途径。
2024-06-21 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Membrane Phases in Synthetic Lattices of Cold Molecules or Rydberg Atoms
我们计算偶极相互作用的超冷分子或里德伯原子的性质在一个半合成的三维配置-一个合成的维度加上一个二维的实空间光晶格或周期性的微陷阱阵列-使用随机格林函数量子蒙特卡罗方法。通过计算热力学量和适当的关联函数，以及它们的有限尺寸标度，我们表明，有一个二级过渡到一个低温相，其中二维“片”形式的分子或里德伯原子的内部旋转或电子态的合成维，分别。模拟不同值的相互作用$V$，这是在真实和合成空间中相邻的原子或分子之间的行为，使我们能够计算相图。我们发现在足够大的$V$有限温度过渡，以及量子相变-一个临界值$V_c$以下的过渡温度为零。
2022-02-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Optical Lattices, Ultracold Atoms and Quantum Information Processing
本文综述了研究、控制和操纵光晶格中中性原子的新方法。这些装置允许对大量原子进行前所未有的量子控制，因此在量子信息处理中的应用非常有前途。在介绍了光晶格的基础上，我们讨论了囚禁在这种晶格中的中性原子的超流态和Mott绝缘态，并研究了最近实验观察到的超流-绝缘态跃迁。在论文的第二部分，我们给出了一个概述的建议，量子信息处理，并显示不同的方式来纠缠被困原子，特别是使用冷碰撞和里德伯原子。最后，我们还简要讨论了量子模拟器，纠缠增强原子干涉仪，并在光晶格的强大的量子存储器的想法的实现。
2004-07-06 quant-ph
Quantum information processing in bosonic lattices
本文研究了一类格点上自相互作用玻色子的跳跃模型。我们表明，适当定制的时空相干控制的单体耦合参数允许通用的量子计算在一个给定的部门的全球福克空间。在玻色子系统中编码普遍性的一般策略原则上有几个物理实现的候选者。
2002-11-08 quant-ph
Microfabrication techniques for trapped ion quantum information processing
量子力学原理可以用来处理信息（QIP）。在一种方法中，被捕获的激光冷却离子量子位（两级量子系统）的线性阵列被限制在分段的多区电极结构中。QIP的离子阱方法需要在具有许多捕获区的电极结构中捕获和控制许多离子。我研究了用于捕获、传输和耦合大量离子的结构的微加工。使用24Mg+ I证明了在由硼掺杂硅制成的微陷阱中的区域之间的加载和运输。本文介绍了离子阱的基本原理、适用于QIP工作的硅基阱的特性以及用于离子阱的装置和阱的特性。微加工指示适合非专家包括在内。测量了离子运动加热。<<>>使用MEMS技术，我建立了一个硅微机械振荡器，并演示了一种方法，以减少其最低阶的机械模式的动能，通过电容耦合到一个驱动的射频（RF）振荡器。冷却由RF电容力引起，相对于悬臂运动相移。通过将7kHz基模从室温冷却到45K来证明该技术。<<>>我还讨论了使用三个铍离子量子比特的半经典量子傅里叶变换（QFT）的实现。QFT是许多量子算法中的关键步骤，包括Shor算法，一种整数因式分解的量子方法，比已知最快的经典因式分解算法快指数。该演示结合了QIP的可扩展离子阱架构的关键要素。
2010-08-12 physics.atom-ph quant-ph
Probing unitary two-time correlations in a neutral atom quantum simulator
一般来说，测量幺正演化的量子力学两时间关联是具有挑战性的。在最近的一篇论文[P。Uhrich { \em等人}，物理学\修订版~ A { \bf 96}，022127（2017）]，已经指出该任务的相当大的简化发生在自旋- $1/2$晶格模型中，将这种测量带入这种模型的最先进或不久的将来的量子模拟器的范围内。在这里，我们讨论了在量子气体显微镜或微阱阵列的两个时间相关的测量方案的实验实施的挑战。我们提出了一个修改后的测量协议，减轻这些挑战，我们严格估计的准确性的协议，通过Lieb-Robinson界限。在这些界限的基础上，我们确定了一个参数制度，其中所提出的协议允许准确测量所需的两个时间的相关性。
2018-11-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum processing photonic states in optical lattices
光子态到原子系综的集体激发的映射是一种强有力的工具，在实现量子存储器和量子中继器方面有着重要的应用。在这项工作中，我们表明，冷原子在光晶格可以用来执行纠缠幺正操作的转移原子激发。在释放量子原子态后，我们的协议导致光子的确定性双量子比特门。所提出的方案是可行的，目前的实验技术和强大的对占主导地位的噪声源。
2007-01-31 quant-ph
Motional decoherence in ultracold Rydberg atom quantum simulators of spin models
本文证明自旋-运动耦合导致超冷里德伯原子自旋模型中的退相干，与实验定性定量一致，并提出减轻运动影响的方法。
2023-11-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A scheme to create and verify scalable entanglement in optical lattice
为了实现可扩展的量子信息处理，人们一直致力于在各种物理系统中产生大尺度纠缠态。光晶格中的超冷原子由于其可行的初始化和并行操作而被认为是最有前途的平台之一。在这项工作中，我们提出了一个有效的方案来产生和表征的整体纠缠的光晶格。该方法利用双阱中的超交换相互作用，利用两量子比特纠缠门，仅使用两层量子线路。这些操作的并行性使得生成快速且可扩展。为了验证这种非稳定子态的纠缠性，我们主要设计了三种互补的检测协议，与全层析相比，它们消耗的资源更少。特别地，只需要两个同质的本地测量设置来识别纠缠特性。我们的纠缠产生和验证协议为进一步在光晶格中进行量子信息处理奠定了基础。
2022-09-04 quant-ph
A high numerical aperture (NA = 0.92) objective lens for imaging and addressing of cold atoms
我们已经设计、制造并表征了与超高真空环境兼容的高分辨率物镜。该透镜系统利用维尔斯特拉斯球固体浸没透镜的原理，达到0.92的数值孔径（NA）。该物镜专为光晶格实验的要求量身定制，具有150微米的相对较长的工作距离。我们的双透镜设计对机械公差非常不敏感，尽管NA很大。此外，我们演示了应用程序的锥形光纤尖端，用于扫描近场光学显微镜，测量高NA光学系统的点扩散函数。从点扩散函数，我们推断出约75微米的整个视场的波前像差。将光学系统的NA推到其极限使得量子技术中的新应用成为可能，例如在具有前所未有的空间分辨率和光子收集效率的光学微阱中对原子进行量子控制。
2016-11-04 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Two-dimensional linear trap array for quantum information processing
我们提出了一个离子晶格量子处理器的基础上的二维排列的线性表面陷阱。我们的设计特征在于相邻晶格位点中的离子之间的可调谐耦合和可配置的离子-晶格连接性，以实现具有相同阱芯片的矩形和三角形网格。我们提出了详细的陷阱模拟一个最简单的实例离子阵列与$2\times9$捕获网站和报告的原型设备在工业设施的制造。该设计和所采用的制造工艺可扩展到更大的阵列尺寸。我们证明了捕获的离子在矩形和三角形晶格和证明运输的$2\times2$离子晶格在一个晶格周期。
2020-09-21 physics.atom-ph quant-ph
Sublattice addressing and spin-dependent motion of atoms in a double-well lattice
我们将原子加载到光晶格的每一个位置，并在由每隔一个位置组成的子晶格中选择性地自旋翻转原子。这些被选中的原子与它们相邻的原子之间的距离小于一个光波长。我们还显示了自旋相关的运输，原子波包相干分离到相邻的网站根据其内部状态。这些工具将有助于中性原子晶格模型的量子信息处理和量子模拟。
2007-04-17 quant-ph
Quantum Computing with Neutral Atoms in an Optical Lattice
我们提出了一个利用囚禁在光晶格中的中性原子作为量子比特进行量子信息处理的方案。单量子位的相干控制和相干控制可以用标准的激光冷却和光谱技术来实现。我们考虑基于光诱导偶极-偶极相互作用的纠缠双量子位逻辑门，计算各种协议的品质因数。晶格几何固有的大规模并行性使其成为可扩展的容错量子计算的有趣系统。
2000-03-06 quant-ph
Addressing individual atoms in optical lattices with standing-wave driving fields
本文提出了一种在一维或二维单原子光晶格中寻址单个原子的方案。该方案基于多个驻波驱动场诱导的位置相关的原子布居转移。这允许在量子信息处理中重要的各种操作，诸如任何单个原子的操纵和测量、任何相邻原子对之间的两量子比特操作、以及对于任意n每n个位点具有一个原子的晶格的图案化加载。所提出的方案是强大的，对相当大的缺陷，实际上在目前的技术范围内。
2007-07-14 quant-ph
Recovering the Period in Shor's Algorithm with Gauss' Algorithm for Lattice Basis Reduction
Shor的算法包含一个经典的后处理部分，我们的目标是创建一个有效的，可理解的方法，除了连分数。设r为未知正整数。假设我们以某个恒定的概率获得形式为x=[ N k/r ]的随机正整数，其中[.]是有理数的下限或上限，k是从{0，1，.，r-1}，并且N是可以选择的参数。从这样的样本中恢复r的问题恰好发生在Shor算法的经典后处理部分。量子部分（量子相位估计）使得获得这样的样本成为可能，其中r是Z_n的单位群中某个元素a的阶，n是要分解的数。肖尔证明连分数算法可以有效地恢复r，因为如果N>2r^2，那么k/r在最低项中出现为x/N的收敛之一，这是由于连分数的标准结果。我们在这里提出了一种替代方法，用于恢复r的基础上的高斯算法格基减少，使我们能够有效地找到最短的非零向量的两个向量生成的格。我们的方法与基于连分数的方法一样有效，但更容易理解它为什么工作的所有细节。
2013-01-30 quant-ph
Maximally entangled gapped ground state of lattice fermions
量子系统中各组成部分之间的纠缠是实现许多量子过程和算法的重要资源。事实上，通过测量包含高度纠缠的簇态的单个量子比特，通用量子计算是可能的。本文证明了在特殊制备的晶格上跳跃的非相互作用费米子的独特的带隙基态等价于一个团簇态，其中量子比特之间的纠缠完全由费米子的不可逆性和反对称性引起.描述了利用该资源进行基于测量的量子计算的确定性策略。因为大多数物质是由费米子组成的，这些结果表明，量子信息处理的资源在自然界中可能是通用的。
2011-12-21 quant-ph
Coherent control of atomic transport in spinor optical lattices
被困在光晶格中的原子的相干输运可以通过微波诱导的自旋翻转来控制，该自旋翻转与位置到位置的跳跃相关。我们研究了无相互作用原子的均匀一维系统的可控性。考虑到这些限制，我们构建了一个确定性的协议，映射到一个波包，这是相干分布在n个站点的初始本地化的Wannier状态。这是扩展到分析解决方案的任意酉映射给定的齐次系统，并在存在时间依赖的统一的力量。这种控制对于诸如凝聚态现象的量子计算和量子模拟的量子信息处理中的应用是重要的。
2009-05-07 quant-ph
Ultracold molecules: vehicles to scalable quantum information processing
我们描述了一个新的方案，实现可扩展的量子信息处理使用Li-Cs分子态纠缠$^{6}$ Li和$^{133}$ Cs超冷原子保持在独立的光晶格。$^{6}$ Li原子将充当量子比特来存储信息，而$^{133}$ Cs原子将充当信使比特，帮助量子门操作并调解遥远的量子比特原子之间的纠缠。每个原子种类保持在单独的光晶格中，并且原子可以通过相对于彼此平移晶格而重叠。当信使和量子位原子重叠时，可以通过用射频脉冲将原子状态耦合到分子状态来执行有针对性的单自旋操作和纠缠操作。通过控制射频脉冲的频率和持续时间，可以在量子比特信使对之间产生或交换纠缠。我们估计了纠缠两个遥远的量子比特的操作性能，并讨论了该方案的可扩展性和对光晶格激光器的限制。
2008-12-09 cond-mat.other quant-ph
Controlled exchange interaction between pairs of neutral atoms in an optical lattice
光囚禁的超冷原子具有强的量子相干性和可控性，为量子信息处理和凝聚态物理中复杂问题的模拟提供了一个有吸引力的系统。许多量子信息处理方案需要操纵单个量子位并使其彼此确定性地纠缠，这一过程通常通过量子位之间受控的、依赖于状态的相干相互作用来实现。最近的实验已经朝着这一目标取得了进展，通过证明纠缠之间的原子系综限制在一个光晶格。然而，到目前为止，还没有证明一个关键的操作：孤立对原子之间的受控纠缠。我们已经使用了双势阱的光晶格来隔离和操纵成对原子的阵列，在每对原子中诱导受控的纠缠相互作用。我们的实验是在中性原子系统中使用受控交换耦合的建议的第一个实现。虽然87Rb原子具有几乎与态无关的相互作用，但当我们将两个原子强制到同一物理位置时，这些相同玻色子的波函数交换对称性导致了态相关动力学。我们观察到占据不同振动能级的原子之间的自旋重复交换，相干时间超过10毫秒。这一观察结果首次证明了中性原子中量子SWAP门的基本组成部分。SWAP的“半实现”，即sqrt（SWAP）门，是纠缠的，与单个量子比特旋转一起形成了一组用于量子计算的通用门。
2007-08-15 quant-ph
Will spin-relaxation times in molecular magnets permit quantum information processing?
利用X波段脉冲电子自旋共振技术，首次报道了分子纳米磁体的本征自旋晶格弛豫时间（$T_1$）和相位相干弛豫时间（$T_2$）.在Cr $_7M$异金属轮中，其中$M$ = Ni和Mn，相位相干弛豫由分子内电子自旋与质子的耦合主导。在氘代样品中，$T_2$在低温下达到3 $μ$，这比自旋操纵的持续时间长几个数量级，满足了在量子信息应用中部署分子纳米磁体的先决条件。
2007-01-16 quant-ph
Phase Space Tomography of Classical and Nonclassical Vibrational States of Atoms in an Optical Lattice
光晶格中的原子一直是AMO研究的热点，近年来人们对该系统的短程和长程相干性及其在量子信息处理中的应用进行了大量的研究。在这里，我们证明了第一次完整的测定的量子相空间分布的$^{85}Rb$原子在这样的晶格中，包括一个负的维格纳函数的原子在一个倒置的状态。
2005-06-16 quant-ph
Coherent Quantum Transport in Photonic Lattices
在信息处理电路的远距离节点之间有效地传输量子态对于可扩展的量子计算是至关重要的。我们报道了在晶格上首次观测到的完美态传输协议，从而证明了高保真传输任意量子信息的一般概念。利用精心设计的渐逝耦合波导元件组成的光学结构实现了19个点的相干传输。我们提供了明确的证据，这种方法是适用于量子制度，玻色子和费米子，以及在经典极限。我们的研究结果说明了完美的状态传输协议作为一个有前途的集成量子计算在芯片上的路线的潜力。
2013-01-16 quant-ph
Fault-tolerant breathing pattern in optical lattices as a dynamical quantum memory
对量子信息处理的建议通常需要开发新的量子技术。然而，在这里，我们建立量子存储器的超冷原子在一维光晶格与现有的最先进的技术。在抛物外场作用下，我们证明了任意初始态在光晶格的一端可以时间演化和复苏，具有非常高的保真度，在可预测的离散时间间隔。物理上，抛物线场，可以催化呼吸模式。初始状态由模式记忆，并且可以在任何复兴时刻检索。与通常的与时间无关的记忆相比，我们称之为动态记忆。此外，我们还证明了量子态在恢复时刻的高保真度对制造缺陷甚至含时噪声具有容错性。
2014-07-02 quant-ph
Universal programmable photonic architecture for quantum information processing
提出了一种可制备任意量子态和算符的量子可编程门阵列（QPGA）的光子集成电路结构。该体系结构由相位调制马赫-曾德尔干涉仪和嵌入式量子发射器组成，马赫-曾德尔干涉仪在路径编码的光子量子比特上执行旋转，嵌入式量子发射器使用双光子散射过程来实现相邻量子比特之间的确定性受控$σ_z$操作。通过适当地设置晶格内的相移，该器件可以被编程为实现任何量子线路而无需硬件修改。我们提供的算法，准确地准备任意的量子态和运营商的设备上，我们表明，基于梯度的优化可以训练一个模拟的QPGA自动实现高度紧凑的近似重要的量子线路与近统一的保真度。
2019-10-22 physics.optics quant-ph
Entanglement production with Bose atoms in optical lattices
本文提出了一种基于玻色-爱因斯坦凝聚体在光晶格或磁晶格中共振产生拓扑模的纠缠产生方法。该方法不仅可以控制纠缠产生的强度，而且可以控制其随时间的变化。该方法可作为量子信息处理和量子计算的实用工具。
2008-04-23 cond-mat.other quant-ph
Colloquium: Physics of optical lattice clocks
光晶格钟是最近发明和演示的，它对提高现代计时的精度有很大的希望。这些时钟的目标是10^-18的小数精度，这意味着时钟在估计的宇宙年龄内不会丢失或增加几分之一秒。在这些时钟中，数百万个原子同时被捕获和询问，大大提高了时钟的稳定性。在这里，我们将讨论这些时钟的工作原理，特别是一个新的概念，“魔术”捕获原子的光晶格。我们还强调了最近提出的微波晶格时钟和几个应用程序，采用光晶格时钟作为一个平台，精密测量和量子信息处理。
2010-11-21 physics.atom-ph quant-ph
Waveguide lattice based architecture for multichannel optical transformations
我们认为耦合波导晶格作为一个架构，实现了广泛的多端口变换。在这种结构中，一个特定的传输矩阵是通过设置的逐步配置文件的传播常数所看到的领域在晶格中的演变。为了研究变换能力，已经描述了随机采取的一组传递矩阵和离散傅立叶变换、Hadamard和置换矩阵的特定情况的实现。由于波导晶格方案比传统的集总参数方案更紧凑，因此我们的结构可能有利于在未来的光子信息处理系统中使用。
2021-03-03 physics.optics quant-ph
Quantum phase transition and engineering in two-component BEC in optical lattices
本文综述了光晶格中单组分和双组分玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）量子相变的研究进展。这些相变涉及整个光晶格上的量子相干性和宏观量子态的线性叠加的出现和消失。后者可能为设计和操纵新的宏观量子态和新的相干原子束提供新的手段，用于量子信息处理、量子计算等。
2003-05-30 cond-mat.str-el quant-ph
Hybrid quantum annealing for larger-than-QPU lattice-structured problems
执行退火算法的量子处理单元（QPU）在优化和模拟应用中显示出前景。混合算法是一个自然的桥梁，更大规模的附加应用程序。我们提出了一个简单有效的方法来解决大于QPU格结构的伊辛优化问题。性能比较模拟退火与有前途的结果，并显示作为一个功能的D-波QPU的生成。
2022-02-07 cs.ET quant-ph
Experimental demonstration of single-site addressability in a two-dimensional optical lattice
我们证明了在一个二维光晶格与600 nm的晶格间距单网站寻址能力。在晶格势中加载玻色-爱因斯坦凝聚体后，我们使用聚焦电子束从选定的位置去除原子。随后通过扫描电子显微镜对图案化结构成像。这种技术使我们能够创造任意模式的介观原子系综。我们发现，图案是非常稳定的隧道扩散。这种微工程量子气体在量子模拟、量子光学和中性原子的量子信息处理中是一种多用途的资源。
2009-10-13 cond-mat.other quant-ph
Imprinting Patterns of Neutral Atoms in an Optical Lattice using Magnetic Resonance Techniques
我们利用微波辐射在磁场梯度中制备了一维光晶格中的任意图案的中性原子。我们给出了一个详细的说明目前的局限性，并提出了克服这些局限性的方法。我们的研究结果有直接相关的寻址的平面，字符串或单原子在高维光晶格的量子信息处理或量子模拟与标准的方法在当前的实验。此外，我们的研究结果铺平了道路，任意单量子位控制与单网站的分辨率。
2009-12-13 physics.atom-ph quant-ph
Realizing quantum Ising models in tunable two-dimensional arrays of single Rydberg atoms
自旋模型是简化的多体哈密顿量的主要例子，用于模拟复杂的，现实世界的强相关材料。然而，尽管它们具有简化的特性，但一旦粒子数量超过几十个，它们的动力学往往无法在经典计算机上精确模拟。由于这个原因，使用原子和分子物理学工具的自旋哈密顿量的量子模拟在过去几年中变得非常活跃，使用超冷原子或分子在光晶格中，或捕获的离子。所有这些方法都有自己的优点，但也有局限性。在这里，我们报告一个新的平台上的自旋系统的研究，使用单个原子被困在二维阵列的光学微陷阱与任意几何形状，其中填充分数范围从60到100%的初始配置的确切知识。当激发到里德伯D态时，原子经历强相互作用，其各向异性的特征为模拟奇异物质开辟了令人兴奋的前景。我们说明了我们的系统的多功能性，通过研究一个伊辛样自旋1/2系统在横向领域的动态多达30个自旋，在一个和两个维度的各种几何形状，并为广泛的相互作用强度。对于几何形状的各向异性预计有很小的影响，我们发现一个很好的协议与自旋1/2系统的从头计算模拟，而对于强各向异性的情况下，多层结构的D-状态有一个可测量的影响。我们的发现建立了一个多功能的平台，为量子磁性的研究单里德伯原子阵列。
2016-07-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Heating in Nanophotonic Traps for Cold Atoms
在纳米光子波导中被捕获并与光发生光学接口的激光冷却原子是量子光学基础研究以及量子通信和量子信息处理中的应用的强大平台。自从这种混合量子纳米光子的第一次实现以来，在各种实验环境中观察到的原子运动的加热速率通常超过可比的自由空间光学微陷阱中的加热速率约三个数量级。这种过度加热是实现某些协议和设备的障碍。它的起源至今仍然难以捉摸，在纳米光子陷阱中遇到的小于光波长的典型原子-表面分离处，许多效应可能潜在地有助于原子加热。在这里，我们从理论上描述了波导的机械振动对被引导的光场的影响，并提供了纳米光子陷阱中粒子-声子相互作用的一般理论。我们测试我们的理论，将其应用到激光冷却的铯原子的情况下，基于纳米纤维的双色光阱。我们发现预测的加热速率和实验测量值之间的定量协议。我们的理论预测，在这种情况下，占主导地位的加热过程源于光阱原子的光机械耦合的热占据弯曲机械模式的波导结构的连续。除了解开长期存在的基于纳米纤维的原子陷阱过度加热之谜，我们还研究了加热速率对相关系统参数的依赖性。我们的研究结果使我们能够提出几种策略，以尽量减少加热。最后，我们的研究结果也是高度相关的光学力学实验与介电纳米粒子，光学捕获接近纳米光子波导。
2019-11-19 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Towards Quantum Machine Learning of Lattice Boltzmann Collision Operators for Fluid Dynamic Simulations
Tandon School of Engineering, New York University（纽约大学坦登工程学院）
本文提出利用量子机器学习近似晶格玻尔兹曼碰撞算子，探讨其在流体动力学模拟中的应用与限制。
2026-01-07 physics.flu-dyn quant-ph
Single-Atom Resolved Fluorescence Imaging of an Atomic Mott Insulator
单量子粒子的可靠探测给量子光学和量子信息处理领域带来了革命性的变化。几年来，研究人员一直渴望将这种检测的可能性扩展到更大规模的强相关量子系统，以便记录量子流体的原位图像，其中每个潜在的量子粒子都被检测到。本文报道了光晶格中强相互作用玻色子莫特绝缘体的单原子单格点分辨率荧光成像。从我们的图像中，我们完全重建了晶格上的原子分布，并以高保真度识别单个激发。径向密度和方差分布与理论的比较提供了一个精确的原位温度和熵测量从单个图像。我们观察到莫特绝缘高原与近零熵，并清楚地解决高熵环分离它们，虽然它们的宽度是一个单一的晶格站点的顺序。此外，我们展示了如何一个莫特绝缘体熔化的温度增加，由于扩散的局部缺陷。我们的实验为晶格上强相互作用量子气体的操纵和分析以及超冷原子的量子信息处理开辟了一条新的途径。使用高空间分辨率，现在可以直接寻址单个晶格位点。例如，引入局部扰动或进入高熵区域，这是实现晶格上原子的新型冷却方案的关键要求。
2010-07-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
A Faithful Communication Hamiltonian in Photonic Lattices
可靠的通信是实现大规模全光网络和量子信息处理的必要前提。在不同物理领域的相关理论研究已经导致了各种建议，其中有限离散晶格被用作短距离通信任务的通道。在这里，在飞秒激光写入波导阵列的框架中，我们提出了第一个实验实现这样一个通道与明智的工程耦合。
2012-10-03 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Ultracold atomic gases in optical lattices: mimicking condensed matter physics and beyond
本文综述了光晶格中超冷原子和分子气体物理的最新进展。这样的系统几乎是各种哈伯德模型的完美实现，因此可以很好地模拟凝聚态现象。我们展示了这些系统如何被用作量子模拟器来回答凝聚态物质甚至高能物理的一些具有挑战性的开放问题。在简短介绍了这些系统的模型和处理方法之后，我们详细讨论了凝聚态物理的挑战可以通过以下方式来解决：（i）无序超冷晶格气体，（ii）受抑超冷气体，（iii）旋量晶格气体，（iv）“人工”磁场中的晶格气体，以及最后但并非最不重要的（v）晶格气体中的量子信息处理。为了完整性，还将讨论与捕获冷气体的上述主题相关的一些最新进展。
2007-05-31 cond-mat.other quant-ph
Chiral spin-phonon bound states and spin-spin interactions with phononic lattices
设计单声子与自旋之间的非常规相互作用在量子声子学中具有重要的应用价值。在这里，我们提出了一个可靠的方案耦合自旋和声子的声子二聚体和三聚体晶格，与固态缺陷和金刚石声子（光机械）晶体的组合。所用的二聚体和三聚体晶格是具有空间调制跳跃率的耦合声子腔阵列。我们预言了在这个混合量子系统中一系列非常规的声-质相互作用现象。在二聚体晶格中，我们发现了手性自旋-声子束缚态和拓扑相关的声子集体辐射的形成。而在三聚体晶格中，手征束缚态仍然存在，自旋弛豫是亚晶格相关的。这两种晶格中存在的手征束缚态对大量的无序都具有鲁棒性，可以介导手征和鲁棒的自旋-自旋相互作用。该工作为基于声子的量子信息处理和量子模拟提供了一个很有前途的平台。
2021-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fourier processing of quantum light
结果表明，一个经典的光学傅立叶处理器可以用于两个或多个光子之间的量子相关的成形，并确定了适用于多光子傅立叶空间的傅立叶掩模类。实验证明了这一概念，使用两种类型的周期性相位掩模照明的路径纠缠光子对，一个高度非经典状态的光。首先应用的是正弦相位掩模，模拟两粒子在周期性晶格上的量子行走，产生复杂的相关模式，具有取决于初始状态的各种空间聚束和反聚束效应。然后，在正弦相位掩模的顶部应用周期性Zernike滤波器。使用该滤波器，恢复了在原始相关测量中丢失的相位信息。
2012-06-19 physics.optics quant-ph
