Correcting the effects of spontaneous emission on cold trapped ions
我们提出了两个量子纠错方案，增加了最大的存储时间的量子比特在一个系统的冷囚禁离子，使用最少数量的辅助量子比特。这两种方案都只考虑了由于离子上能级的自发发射引起的退相干所引入的误差。离子荧光的连续监测与选择性相干反馈结合使用，以消除紧接在自发发射事件之后的这些误差，并且通过使量子码字对称化来去除量子跳跃之间的条件时间演化。
1997-05-19 quant-ph
Light scattering off cold, trapped bosons
这篇论文所依赖的计算机代码包含一个错误。修正后，基态占据的Monte Carlo估计与传统的巨正则计算是一致的。因此，本文的原始版本已被撤回。
1996-03-26 quant-ph
Performance of quantum phase gates with cold trapped atoms
我们研究了在微阱中用冷中性原子实现的量子相位门的性能，当采用非谐陷阱时，有限温度的影响也被考虑在内。发现非谐性和温度都对量子门的性能造成限制。我们提出了一个定量分析的问题，并表明，相位门具有高品质的性能，目前或在不久的将来在实验室中实现的实验值。
2003-12-08 quant-ph
Storage of fiber-guided light in a nanofiber-trapped ensemble of cold atoms
具有窄腰的锥形光纤是用于光和物质接口的多功能工具。在这种情况下，激光冷却的原子被困在周围的光学介质的倏逝场特别感兴趣：它们表现出长的基态相干时间和有效的耦合到光纤引导的领域。在这里，我们展示了电磁感应的透明度，慢光，和存储的光纤引导的光脉冲中的冷原子被困在一个基于纳米纤维的光晶格的合奏。我们测量到光脉冲减速到50 m/s的群速度。此外，我们在单光子水平上存储光脉冲，并在2微秒后按需在光纤中检索它们，总效率为（3.0 +/- 0.4）%。我们的研究结果表明，基于纳米纤维的冷原子接口具有很大的潜力，实现未来的光学量子信息网络的积木。
2015-02-04 quant-ph
Inelastic scattering of light by a cold trapped atom: Effects of the quantum center-of-mass motion
处于激光冷却稳态下的冷囚禁离子的光散射呈现出原子-光子相互作用的力学效应。这些特征表现为共振荧光光谱中的附加峰（边带）。在这些边带中，文献讨论了斯托克斯和反斯托克斯分量，即弹性峰的边带。在这份手稿中，我们表明，运动也引起了非弹性峰的边带。这些并不总是可见的，但是，正如我们所示，可以测量的参数制度，这是实验访问。
2005-11-16 quant-ph
Quantum Simulations with Cold Trapped Ions
近三十年来，激光冷却囚禁离子内部和运动量子自由度的控制一直是理论和实验研究的热点。在量子信息科学领域中，确定性地制备和测量捕获离子的量子态的能力是前所未有的。这种专业知识可以用来研究物理模型，这些模型被认为是用来描述实验研究无法直接访问的系统。在这里，我们给出了一个概述目前的理论建议和实验，这样的量子模拟与囚禁离子。这包括各种自旋模型（例如，量子横向伊辛模型，或神经网络），玻色-哈伯德哈密顿量，弗伦克尔-康托洛娃模型，以及量子场和相对论效应。
2009-05-01 quant-ph
Resonant interaction of trapped cold atoms with a magnetic cantilever tip
利用带有磁性针尖的微悬臂梁激发了激光冷却囚禁Rb原子系综的磁共振。悬臂安装在一个多层芯片上，旨在捕获，冷却和磁性传输冷原子。通过测量磁阱的损耗观察到耦合，因为振荡的悬臂梁诱导原子中的塞曼态跃迁。将冷原子与机械设备连接起来，可以使探测和操纵原子自旋具有纳米空间分辨率和单自旋灵敏度，从而在量子计算、量子模拟或精密传感方面产生新的能力。
2015-03-26 physics.atom-ph quant-ph
Multiparticle entanglement with quantum logic networks: Application to cold trapped ions
我们展示了如何在任意大小N的量子寄存器上构造多量子比特控制门。这个门在由其他N-1个量子位的状态调节的特定量子位上执行单量子位操作。我们提供了一个算法，如何建立一个由单量子比特旋转和多量子比特控制非门组成的网络阵列，用于合成N个量子比特的任意纠缠量子态。我们说明了一个系统的冷捕获离子的算法。该示例说明了多量子位CNOT门的直接实现与其分解成两量子位CNOT门的网络相比的效率。
2001-03-13 quant-ph
Dipolar Relaxation in an ultra-cold Gas of magnetically trapped chromium atoms
我们从理论和实验两方面研究了磁囚禁铬原子气体中的偶极弛豫。我们已经发现，6 $μ_B$的大磁矩的结果，在一个磁场为44 G的偶极弛豫过程的事件速率系数高达$3.2\cdot10^{-11}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$。我们提出了一个基于纯偶极耦合的理论模型，该模型预测的偶极弛豫速率与我们的实验观察一致。这种非常普遍的方法可以应用于各种各样的偶极气体。
2003-07-25 quant-ph
The inverse Mpemba effect demonstrated on a single trapped ion qubit
本文提出并在单个 $^{88}\ ext{Sr}^+$ 囚禁离子量子比特上实验验证量子逆 Mpemba 效应，证明足够相干的冷量子比特可指数级更快升温。
2024-05-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Engineering quantum pure states of a trapped cold ion beyond the Lamb-Dicke limit
基于激光与离子相互作用的条件量子动力学，我们提出了一个有效的理论方案，在不进行Lamb-Dicke近似的情况下确定性地产生单个冷离子的量子纯态.利用一系列具有选定频率、初始相位和持续时间的经典激光束，可以产生任意的量子态。作为特例，我们进一步给出了几种典型的宏观量子态，如位相态和（偶/奇）相干态的产生和近似。与以前的计划在Lamb-Dicke制度，目前的一个做得很好的任意强度之间的耦合的内部和外部的自由度的离子。这种方法的实验可实现性进行了讨论。
2004-12-17 quant-ph
Employing trapped cold ions to verify the quantum Jarzynski equality
我们提出了一个计划来调查的非平衡工作分布的量子粒子下，良好控制的转换的外部潜力，利用一个单一的离子在一个分段的线性保罗陷阱的多功能性。我们详细描述了如何运动的量子态的一个单一的离子可以准备，操纵，并最终读出，以充分确定在谐波和非谐波电位的自由能差。独特的我们的系统，我们展示了如何离子可能会沉浸在一个工程激光场水库。因此，囚禁离子是研究开放和封闭量子系统中Jarzynski等式的理想工具。
2008-08-04 quant-ph
Thermally Induced Losses in Ultra-Cold Atoms Magnetically Trapped Near Room-Temperature Surfaces
我们已经测量了超冷Rb 87原子的磁陷阱寿命在5-1000微米的距离从不同电阻率的导电金属表面。良好的协议被发现与近场磁热噪声所产生的损失的理论模型，确认与持有被困原子靠近导电表面的并发症。相比之下，发现电介质表面（硅）是如此的良性，以至于我们能够通过使用表面选择性地吸附较高能量的原子来蒸发冷却原子到玻色-爱因斯坦凝聚体。
2003-08-26 cond-mat.soft quant-ph
Quantum time of flight distribution for cold trapped atoms
本文研究了在重力作用下自由下落的冷原子云的飞行时间分布。我们推广的概率流密度的方法来计算量子到达时间分布的混合状态描述的麦克斯韦-玻尔兹曼分布的速度下降的原子。我们发现一个经验可检验的差异之间的飞行时间分布计算使用量子概率电流和从一个纯粹的经典的治疗，这是通常采用在分析时间的飞行测量。在大质量和高温极限下，经典的飞行时间分布与量子分布相匹配。
2007-01-11 quant-ph
Governing dynamics by squeezing in a system of cold trapped ions
本文研究了激光冷却离子在线性谐振子阱中的压缩交换现象。当内部子系统和运动子系统处于适当的压缩（智能）态时，发现了量子噪声减少（压缩）和动力学演化之间的一个有趣的关系。具体地说，系统的演化完全取决于光谱压缩和运动压缩的相对强度，包括当初始压缩参数相等时相互作用完全取消的现象。
1998-09-17 quant-ph
Generation of long-living entanglement using cold trapped ions with pair cat states
在量子信息处理依赖于冷囚禁离子的情况下，分析了离子与场与猫对态相互作用中的纠缠熵。我们调查了一个长寿纠缠允许的瞬时位置的离子的质心运动是明确的时间依赖性。得到了系统算子的解析解。我们发现，不同的非经典效应出现在动力学的粒子数反转，取决于振动运动的初始状态。我们详细研究了纠缠度，并证明了如何输入对猫态启动长寿纠缠。这种长寿命纠缠随着数差$q$的增加而减弱。由于纠缠度量的性质，我们用另一种纠缠度量（高阶线性熵）来检验结果。
2006-03-27 quant-ph
Femtosecond wavepacket interferometry using the rotational dynamics of a trapped cold molecular ion
提出了一种利用冷囚禁离子和两个延迟非共振飞秒激光脉冲的Ramsey型干涉仪。激光耦合到分子极化各向异性，引起旋转波包动力学。从最终无场转动态的延迟相关布居得到干涉图。目前的实验能力的冷却和准备的初始状态被发现产生的干涉图的可见度超过80%。干涉图可用于确定极化率各向异性，其精度分别约为$\pm 2\%$和$\pm 5\%$，前提是初始布居的不确定性和测量误差被限制在相同的限度内。
2014-11-14 physics.atom-ph quant-ph
The quantum ultra-cold neutron gas trapped in the two-dimensional harmonic oscillator potential on the Earth's gravitational field
我们在前一篇文章中研究了地球引力场作用下二维方势阱中量子超冷中子气体的热力学性质。我们已经指出，它们对俘获势的形状有很强的依赖性。本文用二维谐振子势代替方阱势，计算了费米气体的费米能量和密度分布。然后从费米能和密度分布两个方面对它们进行了讨论，并与两种情况进行了比较。
2013-10-14 nucl-th quant-ph
Disordered complex systems using cold gases and trapped ions
我们报道了我们利用冷气体和囚禁离子对无序复杂系统的研究，并讨论了利用复杂系统进行量子信息处理的可能性。本文重新讨论了无序复杂系统的两个简单范例模型。第一个对应于短程无序伊辛哈密顿量（自旋玻璃），其可以用无序光晶格中的玻色-费米（玻色-玻色）混合物来实现。我们在这里讨论的第二个模型是长程无序汉密尔顿，它是神经网络的特征（Hopfield模型），它可以在具有适当设计的相互作用的捕获离子链中实现。
2005-08-03 cond-mat.dis-nn quant-ph
Cavity-QED with cold atoms trapped in a double-well potential
研究了腔qed系统的相互作用动力学，其中两能级原子被囚禁在双势阱中，腔模的频率与原子能级的分裂有很大的失谐，由探测激光驱动。原子的质心运动与腔模之间的相互作用是由原子与光场的位置相关耦合引起的。该系统的动力学特征在于两个不同的时间尺度，原子阱间隧穿速率的倒数和腔损耗速率的倒数。该系统在短时间和长时间区间表现出截然不同的（准）稳态行为。
2007-10-17 quant-ph
Simulating quantum-optical phenomena with cold atoms in optical lattices
我们提出了一个方案，涉及冷原子被困在光晶格观察不同的现象，传统上与量子光学系统。其基本思想是通过喇曼方案将捕获的原子态与非捕获态连接起来。这两种类型的原子（被困和自由）之间的耦合被证明是类似于描述光-物质相互作用的光波近似，物质和光子的作用分别由被困和自由原子发挥。我们特别解释了如何观察原子和谐振子样品的集体自发发射所产生的现象，如超辐射和定向发射。我们还展示了如何相同的设置可以模拟玻色哈伯德哈密顿与扩展跳跃以及伊辛模型与长程相互作用。我们相信这个系统可以用最先进的技术来实现。
2010-10-08 quant-ph
Nonclassical effects in cold trapped ions inside a cavity
我们调查的动力学的冷囚禁离子耦合到量子化的字段内的高精谐振腔，考虑确切的离子内部能级和字段（载流子跃迁）之间的共振。我们推导出一个强度依赖的哈密顿量，其中保留了与Lamb-Dicke参数（$η$）的平方成比例的项。我们发现，不同的非经典效应中出现的离子布居数反转的动力学，取决于初始状态的振动运动/字段和$η$的值。
2002-10-11 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Rydberg excitation of trapped cold ions: A detailed case study
我们提供了一个详细的理论和概念研究计划的实验，激发里德堡态的离子被困在一个保罗陷阱。最终目标是利用里德伯离子之间的强态依赖相互作用来实现量子信息处理协议和模拟强相互作用自旋系统的动力学。我们强调这种方法的承诺时，结合高度的控制和读出的量子态在被困离子晶体与新颖的和快速的门计划的基础上相互作用的巨大里德伯原子的偶极矩。我们讨论了预期的理论和实验挑战的方式实现。
2011-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Formation of molecular ions by radiative association of cold trapped atoms and ions
本文采用基于有效实势的量子化学方法，对激光冷却Rb原子与碱土金属离子（Ca $^+$，Sr $^+$，Ba $^+$）和Yb $^+$，以及Li与Yb $^+$冷碰撞过程中的辐射发射进行了理论研究.辐射缔合的分子离子的预测发生的所有系统的截面大于辐射电荷转移一个两到十倍。部分和总的速率常数也计算和可用的实验进行比较。窄形状的共振是预期的，这可以在低温下检测到的实验分辨率在目前的标准的限制。振动分布也进行了计算，表明最终的分子离子没有创建在其基态水平。
2015-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Experimentally accessible invariants encoded in interparticle correlations of harmonically trapped ultra-cold few-fermion mixtures
在质心框架下研究了一维谐振势阱中的双味混合超冷费米子系统。我们提出了一个数值方法，获得能量谱在这个框架中的任意质量比的费米子物种。我们确定了一个特定的不变量编码的多体相关性，使人们能够确定本征态的哈密顿量和标签的质心的激发。该工具可能是特别有用的实验分析粒子间的相互作用，不影响质心激发的谐波势。
2017-12-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum computation with two-level trapped cold ions beyond Lamb-Dicke limit
我们提出了一个简单的方案，实现量子逻辑门与一串两级捕获的冷离子以外的Lamb-Dicke限制。每个离子的两个内部状态被用作一个计算量子比特（CQ），并且离子的集体振动充当信息总线，即，总线量子位（BQ）。利用广义Jaynes-Cummings模型描述的激光-离子相互作用的量子动力学，我们证明了任意一个CQ和BQ之间的量子纠缠都可以通过施加经典激光束来相干操纵。因此，通用的量子门，即一个量子比特旋转和两个量子比特控制的门，可以被精确地实现。所需的实验参数的实施，包括Lamb-Dicke（LD）参数和所施加的激光脉冲的持续时间，推导。本方案既不需要激光-离子相互作用的LD近似，也不需要辅助原子能级。
2002-05-14 quant-ph
Fast quantum gates for cold trapped ions
我们提出了一种替代方案，用于产生激光冷却的囚禁离子之间的2-qubit量子门相互作用。该方案是基于交流斯塔克位移（光移）引起的激光共振的离子跃迁频率。在{ \it特定}激光强度下，离子能级的移动允许涉及运动量子交换的跃迁的共振激发。我们比较该计划的性能相对于相关的离子阱的建议，并发现，对于实验实现使用行波辐射和工作在兰姆-迪克制度，在门开关率的一个数量级的改善是可能的。
2000-04-25 quant-ph
Elementary operations for quantum logic with a single trapped two-level cold ion beyond Lamb-Dicke limit
提出了一种简单的方案，用一个超过Lamb-Dicke（LD）极限的冷二能级离子实现量子门。基于由广义Jaynes-Cummings模型描述的激光-离子相互作用的量子动力学，可以引入两种基本量子操作，通过施加共振脉冲产生的裸原子态上的简单旋转，以及通过使用非共振脉冲执行的离子的内部和外部度上的联合操作。几种典型的量子门，包括Hadamard门、受控Z门和受控非门$etc.$，都可以用这些初等运算精确地实现。实验参数，包括LD参数和所施加的激光脉冲的持续时间，为这些实施方式推导出解析和数值。本方案既不需要激光-离子相互作用的LD近似，也不需要辅助原子能级。
2002-05-18 quant-ph
Probing excited-state quantum phase transitions with trapped cold ions
Czech Academy of Sciences, Institute of Scientific Instruments（捷克科学院科学仪器研究所）；Charles University, Faculty of Mathematics and Physics, Institute of Theorertical Physics（查理大学数学物理学院理论物理研究所）
本文提出用单个囚禁离子系统实现由激发态量子相变引起的量子临界性，通过研究扩展拉比模型中的特定激发态，定义了ESQPT见证可观测量，并探讨了其临界行为和状态演化。
2026-08-31 cond-mat.stat-mech nucl-th quant-ph
A proposal of quantum logic gates using cold trapped ions in a cavity
我们提出了一个方案，用于实现逻辑门在一个被困离子内的高Q腔。离子同时与（经典）激光场以及（量子化）腔场相互作用。我们证明，简单地通过调整离子的内部水平与频率的字段，它是可能的构建一个受控的非门在一个三步的程序，具有离子的内部以及运动水平作为量子比特。腔场作为辅助量子位，基本保持真空状态。
2002-08-31 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Precision measurements with cold atoms and trapped ions
近年来，冷原子和囚禁离子的量子控制在科学和技术方面的进展极大地推动了其在精密测量中的应用。由于这些大质量量子系统的卓越可控性和多功能性，基于冷原子和离子的时钟，磁力计和干涉仪实现了前所未有的灵敏度。此外，这些系统还具有许多特性，可以用于促进不同场景中的应用。本文简要介绍了用于时间、磁场和惯性力精密测量的光学钟、冷原子磁强计和原子干涉仪的原理。然后，主要内容是致力于总结这三个应用程序的一些最近的实验和理论进展，特别注意到新的设计和更好的性能的可能性。本文的目的绝不是对这个快速发展领域的所有重要作品进行完整的概述，而是对前沿领域进行粗略的概述，并展示未来的迷人未来。
2020-07-17 physics.atom-ph quant-ph
Cold Trapped Ions as Quantum Information Processors
在本教程中，我们将回顾使用冷捕获离子系统的量子计算的物理实现。我们系统地讨论了使执行成为可能的所有方面。首先讨论了线性Paul阱中原子离子的加载和囚禁，然后描述了囚禁离子的集体振动运动。此外，我们讨论了离子与激光束的相互作用。我们处理的相互作用中的行波和驻波配置的偶极和四极跃迁。本文综述了与囚禁离子有关的各种激光冷却技术。我们解决多普勒冷却，边带冷却和超过Lamb-Dicke限制，交感冷却和激光冷却使用电磁感应透明。然后讨论了用电子搁置法进行状态检测的问题。然后介绍了量子门。我们介绍了单量子比特旋转、双量子比特受控非门和多量子比特受控非门。我们还评论了更先进的多量子位逻辑门。我们描述了如何量子逻辑网络可用于合成任意纯量子态。最后，我们讨论了量子门的速度，并给出了一些数值估计。非共振跃迁动力学的讨论与弱耦合区和Lamb-Dicke区的定性估计有关，见附录。
2001-12-07 quant-ph
High-resolution spectroscopy on cold electrically trapped formaldehyde
我们提出了精确的光谱电捕获甲醛（H $_2$ CO），展示了关键属性，这将使分子光谱前所未有的精度。我们的方法利用了一个微结构的电陷阱与均匀的领域在陷阱中心和旋转过渡与最小的斯塔克扩大在“魔术”偏移电场。使用通过光电西西弗斯冷却到低毫开尔文温度制度的分子，我们减少斯塔克展宽的$J=5\leftarrow4$（$K=3$）过渡在364 GHz远低于1 kHz，观察多普勒限制线宽下降到3.8 kHz，并确定与子kHz的不确定性的线的位置。我们的研究结果和明确的前景，甚至更窄的光谱铺平了道路，对不同的分子物种的陷阱精密光谱。
2018-07-17 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Super- and subradiance in dilute disordered cold atomic samples: observations and interpretations
本章研究稀薄、弱激发无序冷原子系综在激光关闭后散射光的先快后慢衰减，提出光学解释以阐明超辐射与亚辐射机制。
2023-06-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Electric-field-controlled cold dipolar collisions between trapped CH$_3$F molecules
达到高密度是多原子分子冷碰撞实验的关键一步。我们使用冷冻离心机加载多达2个$\times10^7$ CH $_3$ F分子到盒状电阱中，在约350 mK的温度下实现高达10 $^7$/cm $^3$的密度，其中弹性偶极横截面超过7 $\times$ 10 $^{-12}$ cm $^2$。我们测量的非弹性速率常数低于4 $\times$-10 $^{-8}$ cm $^3$/s和控制这些通过调整一个均匀的电场，覆盖了大部分的陷阱体积。与从头计算的比较，偶极弛豫得到了很好的协议。我们的技术和发现是通用的，并立即为其他冷分子碰撞实验相关。
2022-04-26 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Frenkel-Kontorova model with cold trapped ions
本文用解析和数值方法研究了一维冷离子链在光晶格周期势和陷阱整体谐振势中的性质。与Frenkel-Kontorova模型非常相似，当离子密度与晶格周期不相称时，随着光晶格势的增加，发生了从滑动相到钉扎相的转变。量子涨落导致量子相变和大尺寸普朗克常量时钉扎瞬子玻璃相的熔化。所得到的结果也是相关的维格纳晶体放置在一个周期性的潜力。
2006-06-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.other nlin.CD
Spectral Signatures of Vibronic Coupling in Trapped Cold Ionic Rydberg Systems
研究受限冷离子Rydberg系统中振电耦合的光谱特征，揭示长程偶极相互作用导致的内外自由度杂化可通过量子Rabi模型描述，并证明射频光谱学能有效探测该现象。
2025-03-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Controlling fast transport of cold trapped ions
我们实现了离子在分段微结构Paul阱中的快速输运。离子在阱的5个运动周期（3.6微秒内280微米）内穿梭超过其基态波函数大小10^4倍的距离。从基态冷却的离子，我们发现一个优化的运输，使能量增加低至0.10 $\pm$ 0.01运动量子。此外，我们证明了存储在自旋运动纠缠态中的量子信息在整个传输过程中得到了保持。穿梭操作是级联的，作为基于穿梭的架构到可扩展离子阱量子计算的原理证明。
2012-06-02 physics.atom-ph quant-ph
Angular distribution of single photon superradiance in a dilute and cold atomic ensemble
基于量子显微方法，我们研究了脉冲辐射激发的稀疏高斯原子系综余辉的动力学。考虑到电磁场的矢量性质，我们详细分析了这种系综的单光子超辐射的角分布和偏振分布。研究了超辐射角分布与脉冲长度、载波频率以及原子云大小和形状的关系。我们发现，有实质性的依赖于偏振和荧光的方向上的超辐射发射。我们观察到的前向衍射区的区域和相干后向散射锥的区域中的超辐射的基本特性。我们证明，有几个方向的荧光率是几倍以上的定时迪克状态的衰变率。我们还表明，单光子超辐射可以激发非相干激发时，原子的偏振系综缺席。除了量子显微镜的方法，我们分析单光子超辐射的光学厚介质中的非相干多重散射理论（随机游走理论）的基础上。在很短的共振和长的非共振脉冲的情况下，我们推导出简单的解析表达式的非相干荧光在任意方向的单光子超辐射的衰减率。
2017-01-25 physics.atom-ph quant-ph
Addressing and manipulation of individual hyperfine states in cold trapped molecular ions and application to HD^{+} frequency metrology
先进的技术操纵的内部状态，在原子物理学的标准，首次展示了带电分子物种。我们解决个人的超精细态的双原子离子的振转能级的光激发个人的超精细跃迁，并实现受控转移到选定的超精细态的人口。我们使用分子氢离子（HD^{+}）作为模型系统，并采用一种新的频率梳为基础的，连续波5 \mum激光光谱仪。所实现的光谱分辨率是迄今为止在光学域中对分子离子物种获得的最高分辨率。因此，我们也能够对分子的从头算理论进行最精确的测试。
2012-03-28 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Anomalous Hall Effect with Cold Atoms Trapped in a Square Lattice
我们提出了一个在各向异性正方形光晶格中实现和探测量子反常霍尔效应的实验方案。通过引入原子与光相互作用诱导的周期规范势，给出了最近邻格点跃迁的Peierls相位。通过计算系统的Chern数和手征无带隙边缘态，研究了量子化的反常霍尔电导率。此外，我们还详细地证明了通过边缘态和体态的光布拉格散射进行实验检测的可行性，利用这种方法可以确定从通常的绝缘相到量子反常霍尔相的拓扑相变。
2010-03-13 cond-mat.str-el quant-ph
An $\mathbfε$-pseudoclassical model for quantum resonances in a cold dilute atomic gas periodically driven by finite-duration standing-wave laser pulses
原子干涉仪是精确测量从局部重力场强度到原子精细结构常数等基本物理现象的有用工具。在这样的实验中，需要实现高动量传输的“分束器”，这可以通过在有限温度激光驱动的原子气体中诱导量子共振来实现。我们使用蒙特卡罗模拟研究这些量子共振的制度，气体接收激光脉冲的有限持续时间，并证明了一个$ε$经典模型的气体原子的动力学是能够再现量子共振行为的零温度和有限温度的非相互作用的气体。我们表明，该模型符合完全量子治疗的系统在一个时间尺度设置的实验参数的选择。我们还表明，该模型是能够正确地处理时间反转机制，实现这种物理配置的干涉仪。
2016-04-27 cond-mat.quant-gas nlin.CD physics.atom-ph
Rydberg-induced optical nonlinearities from a cold atomic ensemble trapped inside a cavity
实验研究了置于光腔中的冷原子介质在激发到里德伯态时的非线性光学响应。S和D里德堡能级的激发是通过EIT（电磁感应透明）配置中的双光子跃迁进行的，下跃迁上有弱（红色）探测光束，上跃迁上有强（蓝色）耦合光束。观察到的探测光束的S态诱导的光学非线性可以解释使用半经典模型与范德华相互作用。对于D态，似乎有必要考虑里德伯激发到长寿命的暗态的动力学衰减。我们表明，测量的非线性可以解释用里德伯气泡模型与动态衰减。
2016-02-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Existence of Long-Range Order for Trapped Interacting Bosons
我们导出了一个控制定域玻色凝聚态“长程”序的不等式，它把一定温度下的凝聚分数与凝聚态的有效曲率半径和总粒子数联系起来.对于一个一维的，谐波捕获的稀释玻色凝聚体的具体例子，它示出的不等式给出了一个明确的上界的Escheras-Fermi凝聚体的大小，可以在当前的实验中进行测试。
2002-11-15 cond-mat quant-ph
Quantum correlations and spatial localization in trapped one-dimensional ultra-cold Bose-Bose-Bose mixtures
OIST Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；The University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）
该研究通过改进的精确对角化方法，系统研究了超冷一维三物种玻色-玻色-玻色混合物的基态相图，揭示了强排斥相互作用下量子关联、相干和空间局域化的独特性质。
2025-06-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Tutorial: The trapped-ion qubit toolbox
在本教程中，我们将回顾使用冷捕获原子离子的量子信息处理的基本构建块。我们主要关注单量子比特旋转和双量子比特纠缠门的实现方法，它们形成了一组通用的量子门。描述了不同的离子量子位选择及其相应的门实现。
2011-06-06 quant-ph
Discerning Incompressible and Compressible Phases of Cold Atoms in Optical Lattices
用被困在光晶格中的冷原子进行的实验提供了实现各种新相的可能性，但存在严重的空间不均匀性，这可能会模糊物质和相边界的新相的特征。我们使用高温级数展开表明，在一个被困的费米-哈伯德系统的核心的压缩性与测量的双重占有率的变化。这种核心压缩过滤掉边缘效应，提供了一个独立的非均匀性的压缩性直接探头。并与实验进行了比较。
2009-11-04 cond-mat.other quant-ph
Oriented polar molecules trapped in cold helium nanodroplets: Electrostatic deflection, size separation, and charge migration
利用静电偏转技术研究了掺杂极性分子的氦纳米液滴。这种广泛适用的方法甚至允许多原子分子达到亚开尔文温度和几乎完全取向的领域。由场梯度产生的强力甚至可以使含有数万个原子的液滴发生强烈的偏转，而这些原子是用束流偏转测量法研究的质量最大的中性系统。“我们使用偏转来提取液滴尺寸分布。此外，由于每个主液滴根据其质量偏转，因此偏转光束的空间过滤转化为中性易碎纳米液滴的尺寸过滤。作为一个例子，我们测量的掺杂剂的电离概率作为液滴半径的函数，并确定通过氦矩阵的电荷跳跃的平均自由程。该技术将能够分离掺杂和纯纳米液滴和尺寸相关的光谱研究。
2019-07-25 physics.atm-clus physics.chem-ph quant-ph
Control and Manipulation of Cold Atoms in Optical Tweezers
被激光捕获的中性原子是在量子计算机或模拟器中存储和处理信息的最有前途的候选者之一。应用程序当然需要一个可扩展的和灵活的方案来寻址和操纵原子。我们现在已经通过实施一种快速而通用的方法来动态控制被困在光镊中的中性原子的位置，从而使这一点成为现实。光镊是由空间光调制器（SLM）控制和成形大量的光学偶极力陷阱而产生的。被囚禁的原子能够适应潜在环境的任何变化，这样人们就可以重新排列并随机访问原子陷阱阵列中的各个位置。
2012-03-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Rotational spectroscopy of cold, trapped molecular ions in the Lamb-Dicke regime
被囚禁离子的交感冷却已经被确立为一种用于操纵非激光冷却离子的强大技术（Raizen 1992，Waki 1992，Bowe 1999，Barrett 2003）。对于分子离子，它承诺大大提高光谱分辨率和准确性。然而，到目前为止，这一潜力仍未得到开发，由于即使在最低可实现的平移温度下，离子簇中也存在残余多普勒展宽，因此实现的最佳分辨率在分数上并不优于$5\times10^{-8}$（Bressel 2012）。在这里，我们介绍了一个通用的和可访问的方法，使多普勒自由旋转光谱。它利用了分子离子在线性四极阱中被捕获和结晶时的强径向空间限制，为旋转跃迁提供了Lamb-Dicke机制。我们实现了$1\times10^{-9}$分数和$1.3~\textrm{kHz}$绝对，$50$和近$3\times10^{3}$，分别比其他方法的改进的线宽。系统不确定度为$2.5\times10^{-10}$。作为一个应用程序，我们展示了最精确的测试$\textit{ab initio}$分子理论和最精确的（$1.3~\textrm{PPB}$）光谱测定的质子质量。这些结果代表了激光冷却原子离子团簇的无多普勒微波光谱学（Berkeland 1998）向更高光谱频率和分子的长期延伸。这种方法可以对分子进行大范围的高精度测量，包括旋转和振动跃迁。
2018-02-09 physics.atom-ph quant-ph
Many-body density and coherence of trapped cold bosons
多体密度和关联函数对于理解量子多体物理是至关重要的。在这里，我们提出了一种方法来计算它们，我们的方法是一般的，并基于行动的玻色子或费米子湮灭场运营商的多体波函数。我们分析了$N = 6$准一维谐波囚禁玻色子与弱到强的接触相互作用强度高达Tonks-Girardeau极限与无限排斥使用不可分辨粒子的多尺度含时Hartree方法（MCDH-X）。我们比较我们的MCTDH-X解决方案的分析在无限排斥制度，以及所谓的相关对波函数的方法，并找到一个很好的协议。由于数值近似不受约束的情况下，解析解是已知的，因此，我们证明了一个通用的方法来调查高阶约化密度矩阵和关联函数的系统中的解析解是未知的。我们跟踪建立的相关功能的交叉从弱相互作用的Tonks-Girardeau限制，并发现高阶关联函数和密度类似于那些在Tonks-Girardeau限制的方式比预期的更小的相互作用从单体密度。
2021-02-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Sympathetic cooling and detection of a hot trapped ion by a cold one
研究了一个离子被另一个激光冷却离子或小离子晶体共振冷却的动力学。为此，我们开发了简单的模型的冷却动力学在弱库仑相互作用的限制。在实验上，我们利用激光烧蚀产生的中性原子的光电离，制备了Ca $^+$和Al $^+$的双离子晶体。我们用时间分辨荧光光谱法研究了激光烧蚀原子穿过陷阱的速度分布。我们观察到中性原子的速度远高于那些热加热的样品，并发现作为一个结果长的symathethic冷却时间之前结晶发生。我们的关键结果是一种新的技术，用于检测负载的初始热离子的能量在eV范围内，通过监测多普勒冷却离子的运动状态已经存在于陷阱。该技术不仅检测离子，而且还提供关于交感冷却过程的动力学的信息。
2015-09-02 physics.atom-ph quant-ph
Cold atoms as a coolant for levitated optomechanical systems
光阱介电体非常适合于在超高真空环境中达到其质心运动的量子状态。我们表明，基态冷却的光学捕获的纳米球是可以实现的，当在室温下开始时，通过共振冷却的冷原子气体光学耦合到纳米粒子。不同于腔冷却在解决边带限制，这个系统只需要一个适度的腔精细度，它允许冷却被关闭，允许随后观察强耦合的原子和球之间的动力学。冷却到量子基态的纳米球可能在量子信息科学或精密传感方面有应用。
2014-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Systematic design of a robust half-W1 photonic crystal waveguide for interfacing slow light and trapped cold atoms
提出基于高折射率 GaInP 平板的 half-W1 光子晶体波导设计，实现强 chiral coupling 与双色偶极阱，提升波导 QED 实验控制水平。
2024-01-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
