Prospects for the cavity-assisted laser cooling of molecules
通过光子的自由空间耗散散射来冷却分子被认为是不可行的，这是由于分子固有的大量拉曼损耗通道以及构建多个再泵浦激光系统的高昂费用。已经提出使用光学腔来增强相干瑞利散射到衰减腔模式中作为减轻拉曼损耗的潜在方法，从而使得能够将分子激光冷却到超冷温度。我们讨论了腔辅助激光冷却粒子没有封闭的过渡的可能性，确定必要的条件，以实现有效的冷却，并提出了实验约束的解决方案。具体而言，它示出的协同性远远大于统一的冷却所需的没有损失，这可以通过与腔内自定位的分子的超辐射散射。特别强调的是极性羟基自由基（OH），冷样品，其中很容易从斯塔克减速。
2007-05-24 physics.atom-ph quant-ph
Increased Atom-Cavity Coupling through Cooling-Induced Atomic Reorganization
本文提出利用腔介导的分辨拉曼边带冷却同时实现原子系综冷却与原子-腔耦合最大化，在200 ms内将171Yb原子冷却至平均振动数0.23(7)，并在钟跃迁上实现93%的π脉冲保真度，从而提升光学晶格钟的量子计量性能。
2023-10-15 physics.atom-ph quant-ph
Cavity sideband cooling of a single trapped ion
我们报告的演示和定量表征的一维腔冷却的一个单一的被困88Sr+离子在解决边带制度。我们测量了腔跃迁的光谱，腔加热和冷却的速率，以及稳态冷却极限。受离子和腔之间的适度耦合限制的22.5（3）运动量子的腔冷却动力学和冷却极限与没有任何自由参数的简单模型[Phys. Rev. A 64，033405]一致，验证了腔冷却的速率方程模型。
2009-05-01 quant-ph
Programmable few-atom Bragg scattering and ground-state cooling in a cavity
本研究将tweezer阵列与高协同度环形腔结合，实现了可编程少原子的高度定向Bragg散射，并通过腔边带冷却将原子运动冷却至接近基态，为量子光学、计量和计算提供了新平台。
2025-08-14 physics.atom-ph quant-ph
Cavity-meidated collisionless sympathetic cooling of molecules with atoms
将一系列分子冷却到超冷温度（<1 mK）是分子物理学和化学中的一个困难但重要的挑战。分子的集体腔冷却是一种很有前途的方法，它不依赖于分子的能级，因此原则上可以应用于所有的分子。然而，由于冷分子的缺乏，导致其实验实施的困难。我们表明，有效的集体交感冷却的分子亚mK的温度使用一个大的原子系综内的腔是可行的。这种方法是一种新型的共振冷却，它不依赖于原子和分子之间的直接碰撞，而是通过它们与腔场的相互作用利用热化。确定了两个重要机制。这包括：（1）原子对泵浦光的有效散射导致腔场的极大增强;（2）原子与分子之间的集体相互作用。我们给出了一个最佳的腔失谐量，使冷却最大化，这取决于原子和分子的数量。我们确定了一个阈值的分子泵的强度，并表明，它是独立的分子数时，原子的数目远大于分子。当与仅单个分子种类的腔冷却相比时，这可以减少数量级。使用这种新的共振腔冷却技术，在高Q腔中将分子冷却到亚mK可以在实验证明的范围内。
2012-05-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Cavity cooling of a levitated nanosphere by coherent scattering
我们报告三维冷却的悬浮纳米粒子内的光学腔。冷却机制由光镊的腔增强相干散射提供。所观察到的3D动力学和冷却速率是理论上预期的粒子运动和腔场之间的相互作用中的线性和二次项的存在。通过实现纳米级控制的颗粒位置，我们优化的位置相关的耦合，并证明轴向冷却的两个数量级的背景压力高达$6\times10^{-2}$毫巴。我们还估计了一个显着的（$> 40$ dB）抑制激光相位噪声，因此残留加热，这是一个特定的功能的相干散射计划。所观察到的性能意味着，量子基态腔冷却悬浮纳米粒子可以实现低于$10^{-7}$毫巴的背景压力。
2019-02-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A rate equation approach to cavity mediated laser cooling
腔介导的激光冷却的冷却速率与Lamb-Dicke参数η的平方成比例。因此，对冷却过程的正确分析需要考虑系统动力学中直到eta ^2的项。在本文中，我们提出了这样一个标准的情况下的腔介导的激光冷却eta << 1的分析。我们的研究结果证实，有普通和腔介导的激光冷却之间的许多相似之处。然而，对于一个弱约束的粒子内的强耦合腔，这是最有趣的情况下，冷却的分子，数值结果表明，甚至需要更详细的计算，以准确地模拟冷却过程。
2012-07-09 quant-ph
Cavity cooling of a trapped atom using Electromagnetically-Induced Transparency
提出了一种结合腔增强散射和电磁感应透明的囚禁原子冷却方案。冷却动力学利用了三光子共振，它结合了激光和腔激发。结果表明，相对快速的基态冷却可以实现在Lamb-Dicke制度和大的合作。有效的基态冷却的参数正在进行的实验。
2011-12-01 quant-ph
Cavity Assisted Nondestructive Laser Cooling of Atomic Qubits
我们分析了两种结构的激光冷却的中性原子的内部状态存储量子比特。原子被困在放置在腔内的光晶格中。我们表明，原子的阻尼腔模的耦合可以提供一种机制，导致冷却的运动，而不破坏量子信息。
2004-02-18 quant-ph
Dicke-Type Energy Level Crossings in Cavity-Induced Atom Cooling: Another Superradiant Cooling
本文研究了腔中二能级原子与光子耦合系统的能谱分析。结果表明，当系统的原子-腔相互作用在弱耦合区和强耦合区之间变化时，会发生Dicke型能级交叉。利用这种交叉现象，我们发展了Ritsch小组提出的腔诱导原子冷却的思想，并为Domokos和Ritsch提出的另一种超辐射冷却的可能机制奠定了数学基础。我们的超辐射冷却过程可以很好地通过腔衰减和控制原子的位置来实现，至少在（数学）理论上是这样，即使既没有原子吸收也没有原子发射光子。
2008-12-19 quant-ph
Laser-driven atom moving in a multimode cavity: strong enhancement of cavity-cooling efficiency
研究了横向相干抽运原子沿高Q腔轴运动的质心运动的腔介导冷却。强耦合到腔场的原子偶极的内部动力学处理的非微扰量子力学模型，而腔的外部运动的影响被描述经典的解析获得的线性摩擦和扩散系数。有效的腔诱导阻尼被发现，这导致稳态温度远低于多普勒限制。我们揭示了一个数学上的对称性的结果在这里和一个类似的系统，而不是原子，腔场泵浦。在简并多模腔中，冷却过程被强烈地增强。在特征冷却时间期间的温度和散射光子的数量都随着动态中所涉及的模式的数量的增加而显着减少。在大模简并条件下，一个冷却时间内的剩余自发发射数可以达到甚至低于单光子的极限。
2002-04-30 quant-ph
EIT-control of single-atom motion in an optical cavity
我们演示了一个高精细光学谐振腔中的偶极阱限制的单原子运动的冷却。振动运动的冷却是由原子Λ型配置中的类EIT干涉引起的，其中一个跃迁与腔模强耦合，另一个跃迁由外部控制激光驱动。发现探索的参数范围与理论预测的定性一致。通过与在自由空间中的偶极阱中进行的EIT冷却的直接比较，证实了腔在冷却动力学中的作用。这些结果为实现基于单原子的高效光子接口奠定了基础。
2014-03-05 physics.atom-ph quant-ph
Optical bistability and cooling of a mechanical oscillator induced by radiation pressure in a hybrid optomechanical system
本文从理论上研究了超冷二能级原子系综腔的光反馈对光机械腔谐振器中平均腔内光场所表现出的非线性行为和机械振子的基态冷却效应的影响。光学双稳可以通过调节单个驱动激光器的频率和功率以及改变原子腔中的原子-腔耦合强度来控制。在良好和不良腔限制下对机械振荡器的冷却的研究表明，即使在室温下，与通用的光学机械设置相比，混合系统在冷却方面也更有效。从本质上讲，我们的工作着重于与原子腔的耦合对光机械腔中辐射压力效应的影响。
2015-03-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Rotational Cooling of Polar Molecules by Stark-tuned Cavity Resonance
本文提出了一个双原子杂原子分子转动冷却的一般方案。它使用超导微波腔通过Purcell效应增强自发衰变。旋转冷却可以通过使用电场从最高跃迁能级开始到最低跃迁能级顺序地将每个旋转跃迁调谐到腔共振来诱导。静电多极子可用于提供具有基本上均匀的背景电场的大约束体积。
2003-06-04 quant-ph
Theory of cavity-assisted microwave cooling of polar molecules
我们分析了在微波域中极性分子的腔辅助冷却方案，其中分子在旋转跃迁时被激发，能量通过与损耗带状线腔的强相互作用耗散，如最近由A. Andre等人，Nature Physics 2，636（2006）.我们确定了主导的冷却和加热机制，在这种设置和研究冷却速率和最终温度在各种参数制度。特别是，我们分析了有限的环境温度对冷却效率的影响，并找到最低温度和最佳的冷却速率在强驱动制度。此外，我们讨论了腔冷却效率和鲁棒性之间的权衡，在一个现实的实验设置中，如非谐性的捕获潜力的普遍存在的缺陷。
2008-03-18 quant-ph
Comparing cavity and ordinary laser cooling within the Lamb-Dicke regime
空腔介导冷却有可能成为将分子物质冷却到非常低的温度的最有效的技术之一。在本文中，我们分析了相对较大的腔衰减率kappa和相对较大的声子频率nu的单激光驱动的腔冷却。结果表明，在兰姆-迪克近似的有效范围内，腔冷却与普通激光冷却本质上是相同的。这是通过推导一组封闭的速率方程，并计算相应的稳态声子数和冷却速率。例如，当nu比kappa大得多或小得多时，最小定态声子数的标度分别为kappa ^2/16 nu ^2（强约束区）和kappa / 4 nu（弱约束区）。
2010-11-28 quant-ph
Cooling of a mirror in cavity optomechanics with a chirped pulse
本文研究了谐振腔光学力学中受谐波约束的反射镜对光脉冲的响应。我们发现，当脉冲耦合强度采取啁啾脉冲的形式时，反射镜的热涨落可以显著地传递到腔场。此外，脉冲的频率调制可以通过抑制失谐和脉冲面积的依赖性的敏感性来实现更好的冷却性能。通过数值计算，我们发现脉冲冷却主要受腔场衰减率的限制。
2011-11-21 quant-ph
Cooling in a Bistable Optical Cavity
本文提出了一种通用的方法，用于非共振激光冷却的原子/分子的双稳态光腔。该方法证实了西西弗斯冷却的光子版本，其中物质修饰的腔从粒子中提取能量，并将其释放到外部场，作为两个稳定状态之间突然转变的结果。
2007-04-30 physics.optics quant-ph
Optomechanical Cavity Cooling of an Atomic Ensemble
我们证明了原子系综的单个集体运动模的腔边带冷却，直到平均声子占有数为2.0（-0.3/+0.9）。这两个最小占用数和所观察到的冷却速率是在良好的协议与光机模型。冷却速率常数与系综的总光子散射速率成正比，表明了光致冷却过程的合作性质。我们推导出腔冷却的基本限制，无论是集体模式，或同情，单原子自由度。
2011-07-23 quant-ph
Cavity cooling of a single atom
所有传统的激光冷却原子的方法都依赖于原子的光泵浦和光子的自发发射的重复循环。随机方向的自发发射是从原子中去除熵所需的耗散机制。然而，对于强耦合到高精细度腔的单个原子，已经提出了替代的冷却方法;自发发射的作用被光子从腔中逃逸所取代。这种冷却方案的应用将改善原子腔系统用于量子信息处理的性能。此外，由于腔冷却不依赖于自发发射，它可以应用于无法通过传统方法进行激光冷却的系统;这些系统包括分子（不具有封闭跃迁）和玻色凝聚体的集体激发，它们被随机定向的反冲反冲破坏。在这里，我们演示了腔内偶极阱中单个铷原子的腔冷却。冷却机制导致延长的存储时间和改进的原子定位。我们估计，所观察到的冷却速率至少是5倍以上的自由空间冷却方法，可比的原子激发。
2004-03-03 quant-ph
Energy localization enhanced ground-state cooling of mechanical resonator from room temperature in optomechanics using a gain cavity
当增益系统与损耗系统耦合时，能量通常从增益系统流向损耗系统。本文提出了一种利用增益腔对光机系统中机械谐振腔进行基态冷却的反直觉理论。能量首先从机械谐振器流入损耗腔，然后流入增益腔，最后在那里局部化。增益腔中的能量局部化显著地提高了机械谐振器的冷却速率。此外，我们表明，非常规的光学弹簧效应，例如，可以实现机械谐振器的巨大频移和光致阻尼。它们具有预冷自由基态冷却，即，在室温下热激励的机械谐振器可以直接冷却到其基态。这种冷却方法在量子物理的基础测试中具有潜在的应用，而无需复杂的低温设置。
2017-07-10 quant-ph
Classical and Quantum Theory of Photothermal Cavity Cooling of a Mechanical Oscillator
光热效应允许机械自由度和光子之间非常有效的光机械耦合。在腔冷却的机械振荡器的背景下，如果量子基态的振荡器可以达到使用光热反作用的问题一直在争论，仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们解决这个问题的补充经典和量子计算。两者都使我们得出结论：第一，基态确实可以使用光热腔冷却，第二，它可以达到在一个政权的腔失谐小，允许大量的光子进入腔。
2010-11-17 quant-ph
Cavity cooling of an atomic array
虽然腔冷却的一个单一的被困发射器进行了演示，冷却的许多粒子在一个阵列的谐波陷阱需要调查，并提出了一个问题的可扩展性。研究了一维原子阵列通过与高精细度腔单模场相互作用冷却到运动的基态。发现保证冷却的关键因素是陷阱的机械不均匀性。此外，它表明，泵腔模式不仅调解冷却，但也提供了必要的不均匀性，如果它的周期性不同于阵列之一。这种结构导致几十个原子在几毫秒内的基态冷却，这一时间尺度与当前的实验条件相适应。此外，冷却速率与原子数的比例关系揭示了动态的急剧变化与阵列的大小：原子冷却独立，或通过集体模式。在后一种情况下，腔介导的原子相互作用破坏性地减慢冷却以及增加平均占据数，与原子数成二次方。最后，根据腔模周期性对阵列的调整，预测了优化方案的结果，即冷却速度提高了一个数量级。
2014-04-16 quant-ph
Atom-mirror cooling and entanglement using cavity Electromagnetically Induced Transparency
我们研究了一个由机械振荡器和原子三能级系综组成的混合光机械系统。我们表明，通过在原子介质中的电磁诱导透明（EIT）的适当定制的腔场响应允许强耦合的机械镜振荡的集体原子基态自旋。这有利于基态冷却的镜子运动，量子态映射和强大的原子镜纠缠，即使腔宽度大于机械振荡器的频率。
2011-05-04 quant-ph
Auxiliary-cavity-assisted ground-state cooling of optically levitated nanosphere in the unresolved-sideband regime
通过引入耦合高品质因子腔，对光悬浮纳米球在未分辨边带区的基态冷却进行了理论分析。由于耦合腔的存在而产生的量子干涉，施加在纳米球上的光力的谱密度发生变化，然后加热和冷却过程之间的对称性被打破。通过调节强耗散腔模的失谐量，可以提高纳米球的净冷却速率。结果表明，即使有效的光机耦合弱于纳米球的频率，也可以在未分辨边带区实现基态冷却，这可以通过纳米球和辅助腔模的有效相互作用使系统回到有效分辨区的图像来理解.此外，耦合腔的存在改善了系统的动力学稳定性。
2017-05-31 quant-ph
Electromagnetially-induced-transparency-like ground-state cooling in a double-cavity optomechanical system
我们建议通过一个电磁感应透明（EIT）的双腔光学机械系统中的冷却机制，其中一个额外的腔耦合到标准光学机械系统中的原始一个机械谐振器接近其基态。通过选择最佳的参数，使得机械谐振器的冷却过程对应于光学涨落谱的最大值，而加热过程对应于光学涨落谱的最小值，可以使机械谐振器的最终平均声子数小于没有附加腔时的平均声子数。我们表明，机械谐振器可以冷却到接近其基态，通过这样的EIT冷却机制，即使原来解决的边带条件不满足在没有额外的腔。
2014-07-19 quant-ph
Ro-Translational Cavity Cooling of Dielectric Rods and Disks
研究了介质棒和介质盘与高精细度腔激光场的相互作用。耦合粒子腔动力学，包括瑞利散射的量子主方程，推导出的颗粒尺寸可比的激光波长。我们证明，这样的各向异性纳米粒子可以捕获自由飞行的速度高于所需的捕获相同体积的介电球体，并有效的反平移腔冷却到深量子制度是可以实现的。
2016-09-20 quant-ph
Phase noise measurement of external cavity diode lasers and implications for optomechanical sideband cooling of GHz mechanical modes
通过辐射压力动态反作用的腔光机械冷却使得能够实现机械振荡器的基态冷却，只要激光器表现出足够低的相位噪声。在这里，我们调查和测量广泛可调谐外腔二极管激光器，这已被用于一系列最近的纳米光学机械实验，包括基态冷却的过量相位噪声。我们报告了一个明显的频率过剩噪声，其峰值在3.5 GHz附近，约为10^7 rad^2 Hz，归因于二极管激光器的弛豫振荡。测量结果表明，即使在GHz的频率二极管激光器不表现出量子限制的性能。相关的过量反作用可以排除基态冷却，即使在最先进的纳米光学机械系统。
2011-12-29 quant-ph
Cooling the motion of a trapped atom with a cavity field
我们从理论上分析了原子在高精细度光学谐振腔中的冷却动力学。通过适当定制的散射过程来实现冷却，其中原子偶极跃迁将腔光子散射到谐振器外部的电磁场中，或者将受激发射执行到腔模式中，然后通过腔镜消散。我们确定的参数制度中，原子的质心运动可以冷却到基态的外部陷阱。我们预测，特别是，高cooperativities介导的原子跃迁的干扰效应可能会导致更高的效率。的动力学进行了比较与冷却动力学的被困原子内的谐振器中研究[物理评论快报。95，143001，（2005）]，其中原子而不是腔由激光场驱动。
2012-11-07 quant-ph
Cavity cooling using ultrafast electrons
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
利用超快电子与谐振腔的纠缠相互作用实现量子振荡器冷却，适用于多种量子系统。
2025-04-15 quant-ph
Cavity cooling of free silicon nanoparticles in high-vacuum
在过去的三十年里，激光冷却促进了原子物理学的发展，因为它允许人们制备只能用量子力学描述的运动态原子。然而，大多数方法，例如多普勒冷却、偏振梯度冷却或亚反冲激光冷却，依赖于激光和明确定义的内部状态之间的近共振和循环耦合。虽然最近甚至在双原子分子中实现了这一壮举，但对于介观粒子来说非常困难。有人提出，外部空腔可以补偿介电物体中内部循环转变的缺乏，因此可以帮助冷却它们的质心状态。在这里，我们展示了在真正的高真空（< 10^8毫巴）中传播的硅纳米颗粒的横向动能的腔冷却。我们使用激光诱导的热机械应力在原始硅晶片上以纵向速度甚至低至v < 1 m/s来创建和发射它们。与高精细度红外腔的光的相互作用使它们的横向动能减少了30倍以上。这是对最近提出的探索质量范围在10^7到10^10 amu之间的物体的量子力学的非线性的新测试的重要一步。
2013-06-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Scaling properties of cavity-enhanced atom cooling
我们扩展了一个较早的半经典模型来描述耦合到M模的N原子在相干驱动的高精谐振腔中的耗散运动。描述包括通过自发发射和腔衰减的动量扩散。简单的解析公式的稳态温度和冷却时间为一个单一的原子推导出，并显示出令人惊讶的良好的协议与直接随机模拟的半经典方程N原子与适当的缩放参数。与标准的自由空间多普勒冷却进行了彻底的比较，并产生了较低的温度和冷却时间增强的一个因素的M倍的原子场耦合常数的比率的平方，腔衰减率。最后，它表明，激光冷却与可忽略的自发发射确实应该是可能的，特别是对于相对轻的粒子在强耦合场配置。
2001-03-26 quant-ph
Collective Sideband Cooling in an Optical Ring Cavity
我们提出了一个基于腔的激光冷却和捕获方案，提供紧密的约束和冷却到非常低的温度，而不会在高粒子密度退化。双向泵浦环形腔建立了共振增强的光学驻波，其作用是将可极化粒子限制在深势阱中。粒子局域化通过相干光子再分布产生简并行波模式的耦合。这引起了具有高频分量的腔共振的分裂，该高频分量被调谐到在势阱中振荡的粒子的反斯托克斯拉曼边带，由于过量的反斯托克斯散射而产生冷却。在光晶格中的紧密限制以及预测，即超过50%的被捕获粒子可以被冷却到运动基态，保证了高的相空间密度。
2003-02-18 quant-ph
Quadratic optomechanical cooling of a cavity-levitated nanosphere
我们报告冷却的质心运动的纳米粒子由于其运动和高精细腔的光场之间的纯二次耦合。由此产生的相互作用引起范德波尔非线性阻尼，这是类似于传统的参数反馈，其中腔提供无源反馈测量。我们的实验表明，像反馈冷却所产生的能量分布是强烈的非热，可以控制的非线性阻尼腔。由于二次耦合在产生深度非经典状态的拟议协议中具有突出的作用，我们的工作代表了在悬浮系统中产生这种状态的第一步。
2020-06-29 quant-ph
Ground state cooling in a bad cavity
研究了当激光驱动原子偶极跃迁并与光学谐振腔的模式强耦合时，光对陷入谐振势的原子的力学效应。我们调查的冷却动力学坏腔的限制，集中在有效的过渡线宽小于陷阱频率的情况下，因此，当边带冷却可以实现。我们发现，激光和腔场的力学作用之间的量子关联可以导致边带冷却效率的提高。当谐振器损耗超过自发衰减和超过表征动力学的相干过程的速率时，发现这种干涉效应。
2006-03-27 quant-ph
Selforganisation and sympathetic cooling of multispecies ensembles in a cavity
我们预测并发自组织和冷却的多物种合奏的激光照射的偏振粒子内的高Q腔模式。激光到腔中的共振集体散射产生光学势，该光学势在阈值泵浦功率以上将均匀的颗粒分布转换为所有成分的结晶顺序。添加任何质量和温度的额外粒子总是降低自形成所需的泵浦功率，并允许同时捕获原子，对于这些原子，高相空间密度是容易获得的，与许多其他种类的原子、分子或甚至可极化的纳米颗粒组合。集体散射导致不同物种之间的能量交换，而没有直接的碰撞相互作用。我们分析计算的阈值条件，能量通量和由此产生的平衡相空间分布，并表明，腔介导的能量转移增强了重粒子的冷却，通过添加轻粒子形成一个冷水库。广泛的数值多体模拟支持我们的动力学分析模型的结果。
2011-06-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Mollow triplet for cavity-mediated laser cooling
在这里，我们分析了腔介导的激光冷却的实验装置与外部陷阱，强烈限制在腔轴的方向上的粒子的运动。结果表明，由于系统哈密顿量中的原子-声子-光子直接耦合项，定态声子数随原子-腔失谐量的变化呈现三个尖锐的极小值。这些共振与激光驱动原子系统的共振荧光中的Mollow三重态具有相同的起源。结果表明，激光拉比频率依赖的原子腔失谐产生最低的定态声子数为一个广泛的实验参数。
2013-10-15 quant-ph
Ground state cooling of magnomechanical resonator in PT-symmetric cavity magnomechanical system at room temperature
提出了在由损耗铁磁球和增益微波腔组成的宇称时间（PT）对称腔式磁机械系统中实现磁机械谐振腔的基态冷却。在该方案中，通过磁力相互作用可以将磁力谐振子冷却到其基态附近，并且发现PT对称系统的冷却效果远高于非PT对称系统.利用磁力噪声谱，在实验可行的参数下，研究了最终的平均声子数，发现在室温下可以直接实现磁共振腔的基态冷却。此外，我们还说明了基态冷却可以灵活地控制通过外部磁场。
2020-09-14 quant-ph
Ground-State Cooling of a Single Atom at the Center of an Optical Cavity
单个中性原子被囚禁在高精细光学谐振腔中心的三维光晶格中。利用荧光成像和可移动的驻波阱，原子被确定性地加载到最大的腔内场，其中原子-腔耦合是强的。在5 ms的拉曼边带冷却之后，三维运动基态以（89+/-2）%的概率被布居。我们的系统是第一个同时实现对单个原子所有自由度的量子控制的系统：它的位置和动量，它的内部状态，以及它与光的耦合。
2013-06-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cavity cooling of a mechanical resonator in the presence of two-level-system defects
通过量子反作用力的腔冷却可以从机械谐振器提取热波动以到达量子基态。机械谐振器中的表面或体两能级系统（TLS）缺陷可以通过形变势与机械模式耦合，并对冷却过程产生显著影响。在这里，我们开发了一个理论来研究腔冷却的机械模式中存在的TLS缺陷，使用绝热消除技术。我们的结果表明，冷却过程强烈依赖于共振和阻尼率的TLS。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground-state cooling of a micromechanical oscillator: generalized framework for cold damping and cavity-assisted cooling schemes
我们提供了一个一般的框架来描述通过与驱动光腔的辐射-压力耦合将微机械振荡器冷却到其量子基态。我们将其应用到两个实验实现的计划，通过失谐腔和冷阻尼量子反馈冷却的反作用冷却，我们确定了这两个计划的最终量子极限的稳定腔的整个参数范围。虽然两者都允许达到振荡器的量子基态，我们发现，反作用冷却是更有效的良好的腔限制，即当腔带宽小于机械频率，而冷阻尼是更适合坏的腔限制。以前的治疗结果恢复为特定参数制度的限制情况下。
2009-07-12 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Quantum displacement sensing and cooling in 3D levitated cavity optomechanics
超高灵敏度检测腔光学力学中的量子尺度位移，优化了测量反作用和输入量子噪声的不精确性的组合误差。这设置了众所周知的标准量子限制（SQL）。普通量子腔光学力学允许沿着腔轴的单个自由度的冷却和检测。然而，最近的一项突破允许悬浮纳米颗粒的量子基态冷却[Delic等人，arxiv：1911.04406]，其特征是独特的3D，沿着$x$、$y$和$z$轴耦合。我们调查目前的实验，并表明，基本的行为是远离独立的1D组件和接地状态的冷却和传感分析必须考虑-到目前为止被忽视的- 3D杂交效应。我们研究了额外的3D光谱贡献，并发现直接和间接的杂交途径可以破坏性地干扰在某些参数下抑制3D效应，以接近并可能超过SQL。我们确定了一个交感神经冷却机制，可以增强冷却较弱的耦合模式，所产生的光学机械诱导的相关性。
2019-11-28 quant-ph
Micro-mechanical oscillator ground state cooling via intracavity optical atomic excitations
我们预测了微机械振荡器的基态冷却，即一个光学腔的振动端镜，通过谐振耦合的镜子振动的一个狭窄的内部光学跃迁的系综的二能级系统。由集体介观自旋模型表示的粒子与腔一起实现了一个有效的、频率可剪裁的零温度损失通道，该通道可以转变为泵浦的增益通道。与需要小腔线宽的解析边带腔冷却的情况相反，可以在低精细度和非常小的腔体积下工作以增强光镜和光原子耦合。定制的损耗和增益通道提供振动量子的有效去除并抑制再加热。在边带冷却的简单物理图像中，原子塑造腔轮廓以增强/抑制散射到较高/较低能量边带。该方法也适用于其他基于腔的原子和分子气体冷却方案，以及耦合到带状线腔的分子系综。
2009-06-19 quant-ph
Mechanical effects of optical resonators on driven trapped atoms: Ground state cooling in a high finesse cavity
我们从理论上研究了光场对原子的力学效应，原子被一个外势阱捕获，它的偶极跃迁耦合到一个光学谐振腔的模式，并由激光驱动。我们推导了量子质心动力学的解析表达式，该表达式在紧外势的情况下是有效的。这个方程具有广泛的有效性，并允许一个透明的解释导致冷却的个人散射过程。我们表明，动力学是一个竞争的机械效应的腔和激光光子，这可能会相互干扰。我们专注于好腔的限制，并确定新的冷却方案，这是基于量子干涉效应，并导致有效的基态冷却实验可访问的参数制度。
2007-03-21 quant-ph
Lasing and cooling in a hot cavity
本文提出了一个多原子耦合单腔模的微观激光模型，包括原子与光场动量交换产生的光力。在半经典描述中，我们求解原子运动和内部动力学方程，以获得每个原子所看到的光学势和摩擦力的解析表达式。当光增益在光场从原子运动中提取动能的频率处最大时，动力学结合了光激射和运动冷却。从相应的动量扩散系数，我们预测的子多普勒温度在静止状态。这将腔增强激光冷却理论推广到有源腔系统。我们确定增益引起的有效谐振腔线宽的减少作为更快的冷却和更低的温度的关键起源，这意味着具有增益介质的坏腔可以取代高Q腔。此外，这表明了在低温极限下，光力对气体激光器的重要性，在低温极限下，原子可以以周期性图案排列，从而最大化增益并抵消空间烧孔。最终，在低温极限下，这样的设置应该允许在单个设备中组合光学激光和原子激光。
2006-03-21 quant-ph
Cavity cooling of translational and ro-vibrational motion of molecules: ab initio-based simulations for OH and NO
我们提出了详细的计算的基础上，我们最近的建议，同时冷却的旋转，振动和外部分子的自由度。在该方法中，强激光和光腔通过与腔模的强耦合增强的相干拉曼过程耦合分子振子态。对于一个原型系统，OH，我们表明，平移运动被冷却到几个微开尔文和分子被带到内部基态在大约一秒钟。在这里，我们调查数值上的分子极化率的冷却方案的依赖性，选择NO作为第二个例子。此外，我们证明了所提出的冷却计划的一般适用性，最初的振动和旋转热分子系统。
2007-08-07 quant-ph
Cavity-free quantum optomechanical cooling by atom-modulated radiation
本文从理论上研究了原子云与振荡镜的机械运动之间的辐射诱导相互作用。当被连续波辐射照射时，反射镜的运动将引起红色和蓝色边带辐射，这分别增加和减少运动激发。我们发现，通过适当地驱动$Λ$能级原子，与特定辐射边带的镜像关联可以从出射辐射转换为入射辐射。这样的过程使我们能够操纵加热和冷却效果。特别地，我们发展了一种光机冷却策略，可以相互抵消出射和入射辐射的加热效应，从而通过净冷却获得运动基态。在没有腔安装或完美对准的必要性的情况下，我们的建议补充了宏观物体量子冷却的其他努力。
2018-03-01 quant-ph
Semiclassical theory of cavity-assisted atom cooling
提出了一个系统的半经典模型，用于模拟强耦合二能级原子与受驱动的高精细度光腔的动力学。从原子-光场组合Wigner函数的Fokker-Planck方程出发，导出了原子运动和腔场的随机微分方程。相应的噪声源表现出原子动量涨落与腔场相位正交噪声之间的强关联。该模型提供了一个有效的工具，以调查本地化的影响，以及冷却和捕获时间。此外，我们还可以连续地研究从少光子量子场到大相干场振幅的经典极限的跃迁。
2000-10-17 quant-ph
Cooling atom-cavity systems into entangled states
通过简单地将系统冷却到高度纠缠的定态来产生纠缠具有许多优点。基于这一思想的计划是强大的参数波动，容忍相对较大的自发衰变率，并实现独立于其初始状态的高性能。在原子-腔系统中，这一想法的一种可能的实现方式最近已经由Kastoryano等人提出[Phys. Rev. Lett. 106，090502（2011）]。本文提出了一种改进的光腔内两原子纠缠冷却方案，该方案在单原子合作性参数C相当的情况下，获得了更高的量子效率。例如，我们预测即使对于低至20的C，在不需要单独的激光寻址并且不需要检测光子的情况下，结晶度也在90%以上。
2011-05-25 quant-ph
Vacuum-stimulated cooling of single atoms in three dimensions
驯服量子动力学过程是量子物理学新应用的关键，例如在量子信息科学中。在单原子和单光子水平上控制光-物质相互作用可以在腔量子电动力学中实现，特别是在原子和腔形成单一实体的强耦合区域中。在光学领域，这需要在微腔中永久捕获和冷却原子。在冷却激光器、陷阱激光器和腔真空正交布置的情况下，实现了三维腔冷却和陷阱。这导致平均单原子捕获时间超过15秒，这对于永久观察下的强耦合原子来说是前所未有的。
2005-08-01 quant-ph
Atom assisted cavity cooling of a micromechanical oscillator in the unresolved sideband regime
在高不可分辨边带区研究了光机械腔中全同二能级原子系综的机械振子的基态冷却。该体系表现出电磁诱导的类双折射量子干涉效应。与腔场的相互作用引起原子模和机械模之间的间接耦合。在存在这种相互作用的情况下，噪声频谱得到修改，并导致不对称的冷却和加热速率。利用量子主方程，研究了平均声子数随时间的演化，观察到机械谐振器中的平均声子占有率表现出基态冷却。
2016-02-27 physics.optics quant-ph
Subrecoil cavity cooling towards degeneracy: A numerical study
我们提出了一个详细的数值分析的温度极限和时间尺度的腔冷却的稀释气体在量子制度的粒子和光。对于线宽小于反冲频率的腔，通过施加定制的激光脉冲序列将粒子向较低动量转移，促进了朝向量子简并的有效冷却。双粒子蒙特卡罗波函数模拟表明，环与驻波几何形状相比，冷却性能有很大改善。玻色子和费米子的独特量子关联和冷却极限证明了量子统计效应。特别是，在环形腔中，光子介导的长程相互作用有利于玻色子的动量-空间配对，而费米子对则表现出反相关或不相关的动量。结果与最近的实验是一致的，并给出了令人鼓舞的前景，以实现充分的条件，通过腔冷却的广泛的一类可极化粒子的冷凝。
2013-12-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Theory for Cavity Cooling of Levitated Nanoparticles via Coherent Scattering: Master Equation Approach
我们发展了一个理论，通过相干散射到一个光学腔的悬浮纳米粒子的质心运动的腔冷却。我们分析确定的纳米粒子，腔，和自由电磁场的完全耦合的哈密顿量。通过追踪后者，我们得到了腔和质心运动的主方程，其中归因于反冲加热，气体压力和陷阱位移噪声的退相干率被明确计算。然后，我们基准我们的模型复制发表的三维冷却实验结果。最后，我们用我们的模型来证明基态冷却沿三个运动轴的可能性。我们的工作说明了腔辅助相干散射达到悬浮纳米力学的量子制度的潜力。
2019-02-04 physics.optics quant-ph
Cavity-mediated collective laser-cooling of a non-interacting atomic gas inside an asymmetric trap to very low temperatures
在本文中，我们确定了一个多粒子声子期望值$ζ$的能力，诱导集体动力学的非相互作用的原子气体内的光学腔。然后，我们建议利用这个期望值，以提高激光冷却的许多原子通过一个循环的两阶段的过程，其中包括冷却和位移阶段。在冷却阶段，应用短激光脉冲。这些使用$ζ$作为资源，并将原子气体的振动能量降低固定量。随后的位移阶段利用捕获势的不对称性来补充多粒子声子期望值$ζ$。交替两个阶段的冷却过程中示出的原子气体转移到最终的温度消失在无限多的粒子限制。
2017-11-22 quant-ph
