超冷单原子分子阵列

用光镊形成光阱囚禁单个原子、用激光将单个原子冷却到基态形成超冷原子、将超冷原子相干合成单个超冷分子、将单原子分子重排串成丰富多样的超冷单原子分子阵列,这就构成了精密相干可控的多粒子量子系统,为多种前沿科学研究与技术发展提供难得的量子平台.文章介绍近年来在单原子量子态高保真操控、异核原子量子纠缠、原子一分子耦合态相干控制...     

超冷原子系综的非高斯纠缠态与精密测量

量子精密测量是基于量子力学的基本原理对特定物理量实施测量,并利用量子效应提高测量精度的交叉科学.随着超冷原子实验技术的发展,超冷原子为量子精密测量提供了一个优异的研究平台.利用发展成熟的量子调控技术,人们可以基于超冷原子系综制备一些新奇的非高斯多粒子纠缠态.基于多体量子干涉,利用这些非高斯纠缠态作为输入,可以实现超越标准量子极限的高精度测量.本文简要综述这一研究领域的进展.     

超低频调制光缔合光谱的实验研究

通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107,温度约200 μK,直径约400 μm的超冷铯原子,利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响,发现光缔合光扫描速率较慢时,铯分子振转光谱分辨率较高。通过高灵敏的雪崩光电探测器探测冷原子荧光,获得了超冷铯分子第一激发态6S_1/2+6P_3/2离解限0-_g长程态高分辨振转光谱。为了实现受控拉曼光缔合制备超冷基态分子,光缔合激光频率需要锁定在原子-分子共振跃迁线,对超冷原子光缔合光谱进行了超低频波长调制,通过改变调制幅度和调制频率获得最优化的一阶微分信号,将该信号反馈回激光器,实现闭合环路稳频,满足了受控拉曼光缔合制备振转能级可控的基态分子的实验要求,该工作对研究受限空间中的超冷原子分子具有很重要的意义。     

极性分子量子气体

超冷极性分子的研究是当前原子分子和光物理研究的前沿之一.由于分子是组成物质材料的基本单元,所以这一前沿研究会很自然地和化学、量子信息、凝聚态物理和天体物理密切地交叉,并且有可能带来新的技术突破.操控分子间的相互作用也因此成为几代物理学家长期探索的重要科学问题.在过去的30年间,研究人员已经成功地将原子冷却     

分子光学及其应用前景

随着原子光学的快速发展，一门新兴的有关研究中性分子与电场、磁场和光场等物质相互作用及其冷却、囚禁、操控与应用的学科——“分子光学”正在逐步形成．文章首先就分子光学的学术内涵及其研究内容作一简单类比与讨论；其次，就冷分子束的产生与超冷分子样品的实验制备、超冷分子物理与光谱学、非线性与量子分子光学的研究及其最新进展进行简要综述．最后，就分子光学的应用前景进行了展望．     

极性分子的激光冷却及囚禁技术

分子由于其不同于原子的特殊性质,在原子、分子和光物理研究中有其独特的地位.冷分子研究已经开展了二三十年,取得了很多重大的进展.但是以斯塔克减速器为代表的传统冷却方案遇到瓶颈,很难进一步提高分子的相空间密度.将原子中成熟的激光冷却技术拓展到极性分子中是本领域近年来的重大突破,使得冷却和囚禁分子的范围得以大大扩展,分子的相空间密度也得以提高.本文对国内外激光冷却极性分子的最新成果进行综述,并以BaF分子为例介绍激光冷却极性分子的相关理论和技术,包括分子能级结构分析及精密光谱测量,采用缓冲气体冷却进行态制备和预冷却,以及通过冷分子束研究激光与BaF分子间的相互作用.这些为后续开展激光冷却与囚禁实验研究奠定了基础,也为开展其他新的分子冷却实验提供了参考.     

基于光晶格的超冷原子量子模拟

文章从超冷原子研究的视角出发,回顾了用“从下到上”的方案来开展量子模拟研究的历史.超冷原子作为宏观量子态,各个自由度精确可控,是量子模拟的绝佳平台.光晶格将冷原子物理和凝聚态物理融合起来,是其中最重要的技术之一,为超冷原子量子模拟提供了一个扎实的落脚点.近年来,关于拓扑量子模拟的研究日益兴起,成为超冷原子量子模拟新的重...     

光缔合产生超冷分子及其光谱测量

超冷分子的产生对于量子信息、分子物理和分子化学具有重要的意义。本文通过介绍超冷分子的研究进展,主要分析了光缔合产生超冷分子的特点与物理机制,详细介绍了光缔合产生冷分子过程中的光谱测量方法。     

第五讲 基于激光冷却原子的超冷分子制备与外场操控

超冷分子的理论和实验研究近年来取得了令人瞩目的巨大成就,极大地拓展了原子分子光物理的研究范畴。围绕超冷分子的制备与应用开创了很多全新的研究领域,如超高分辨分子光谱、分子量子态操控、精密测量以及量子模拟等。当前超冷分子的高效密集制备主要采用基于激光冷却的超冷原子缔合技术来实现。文章综述了超冷分子缔合制备的研究现状,阐述了光缔合、Feshbach共振缔合、受激拉曼绝热跃迁以及超短脉冲光缔合产生超冷分子的物理机制与实验进展,对外场操控超冷分子的实验结果及其潜在应用做了概要展示。     

弱磁场下三阱光学超晶格中自旋为1的超冷原子特性研究

双阱光学超晶格中的超冷原子是近期冷原子物理领域的研究热点. 本文推广提出了实现三阱光学超晶格的方案, 并采用精确对角化的方法分别研究了弱磁场下对称三阱 光学超晶格中铁磁性和反铁磁性的自旋为1的原子系统的基态, 发现二者的相图很不相同: 反铁磁性原子对应的相图中没有沿磁场方向总自旋磁量子数为±2的基态, 而铁磁性原子对应的相图中可能有. 在负的二次塞曼能量区域, 铁磁性原子的相图中只有完全极化态. 分析了可控参数影响基态的物理本质. 由于这些量子自旋态可以通过调节外磁场和光势垒的高度非常简便而精确地控制, 适合用来研究自旋纠缠. 关键词： 三阱光学超晶格 自旋为1的原子 弱磁场     

磁光阱中超冷钠-铯原子碰撞的实验研究

研究了磁光阱中异核超冷钠铯原子的碰撞机理, 测量了超冷钠原子的碰撞损失率, 得到了钠-铯原子的碰撞损失系数β_Na-Cs与钠原子俘获光强度之间的关系. 利用多普勒模型计算了不同俘获光强度下的钠原子磁光阱的阱深, 得到了临界光强的理论值, 与实验结果符合得较好.     

Molecular collisions: From near-cold to ultra-cold

In the past two decades, the revolutionary technologies of creating cold and ultracold molecules have provided cutting-edge experiments for studying the fundamental phenomena of collision physics. To a large degree, the recent explosion of interest in the molecular collisions has been sparked by dramatic progress of experimental capabilities and theoretical methods, which permit molecular collisions to be explored deep in the quantum mechanical limit. Tremendous experimental advances in the field have already been achieved, and the authors, from an experimental perspective, provide a review of these studies for exploring the nature of molecular collisions occurring at temperatures ranging from the Kelvin to the nanoKelvin regime, as well as for applications of producing ultracold molecules.     

冷原子物理中的一维少体问题

作为构成量子多体系统的基本单元,一维少体系统的研究不仅可以在理论上为多体系统的量子关联及动力学等性质提供更为基本的理解,也可以为实验上制备多体系统提供更加方便和功能更加全面的方法.本文回顾了冷原子物理中一维少体系统最新的实验和理论进展.首先介绍了少体实验中实现的谐振子势阱中确定原子数的精确制备,亚稳态势阱和双阱系统中原子的隧穿,以及强相互作用下等效自旋链的实验结果.然后深度解析了理论研究方面,特别是基于精确可解模型的一些重要结果,包括亚稳态势阱中相互作用原子的隧穿概率,以及相应实验上常见势阱的能谱分析、密度分布、隧穿动力学以及强相互作用极限下的有效自旋链模型等.     

Manipulating atoms and molecules with evanescent-wave mirrors

We explore how atoms and polar molecules can be manipulated using evanescent-wave mirrors (EWM). We review the simpler case of ultracold atoms incident on EWM, and show that quantum effects such as tunneling, above barrier reflection, and Casimir retardation corrections, can be probed. We show that it is possible to enhance significantly quantum effects by engineering sharp features in the effective atom-EWM potential. We illustrate the concept with a bichromatic EWM created by using red and blue detuned lasers. Finally, we extend the treatment to ultracold diatomic polar molecules. Quantum reflection and molecular state selection are demonstrated under attainable physical conditions. By facilitating the manipulation and trapping of ultracold molecules, such molecular mirrors could have several applications, e.g., as devices to filter and select state for ultracold chemistry, or to manipulate states for quantum information processing.     

超冷原子-分子转化动力学：受激拉曼绝热过程

超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热暗通道技术~(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

Investigation of ultracold atoms and molecules in a dark magneto-optical trap

In this paper,ultracold atoms and molecules in a dark magneto-optical trap(MOT) are studied via depumping the cesium cold atoms into the dark hyperfine ground state.The collision rate is reduced to 0.45s-1 and the density of the atoms is increased to 5.6×1011cm-3 when the fractional population of the atoms in the bright hyperfine ground state is as low as 0.15.The vibrational spectra of the ultracold cesium molecules are also studied in a standard MOT and in a dark MOT separately.The experimental results are analyzed by using the perturbative quantum approach.     

Interaction-Induced Chiral Quantum States of the Ultracold Polar Molecules

The ultracold polar molecules with the tunable dipole-dipole interaction, not only would enable explorations of a large class of exotic many-body physics phenomena, but also could be used for quantum information processing. In the present paper we demonstrate that this dipole-dipole interaction can generate the degenerate chiral quantum states acting as a qubit robust against noise when the ultracold polar molecules are confined by a triangular lattice. Moreover, we also find two first-order quantum phase transitions by controlling an external driving field. One is the transition with the change of the different degenerate chiral quantum states. The other is the transition with the breaking of the degenerate quantum chiral states to the nondegenerate state. In experiment, these first-order quantum phase transitions can be detected by measuring the collective molecular population.