近日，美国科罗拉多大学 James K. Thompson 教授课题组在“Science”上报道了题为“Momentum-exchange interactions in a Bragg atom interferometer suppress Doppler dephasing”的最新研究成果。
冷原子系统因其可精确操控的特性，在量子模拟、计量和计算领域具有巨大潜力。光学腔可以增强原子与光子的相互作用，从而在量子多体系统中实现内部自由度、运动自由度或两者的耦合。本文实现了基于腔介导的动量交换相互作用，原子对通过共同腔模的集体发射和吸收光子来交换动量状态，这相当于自旋交换或 XX 集体海森堡相互作用。
放置在光学腔中的超冷原子可以通过光子介导的相互作用而产生相互作用。本研究设计了这样一个系统，使用冷铷原子驻留在一个垂直驻波腔中，将激光照射到腔中导致原子对交换动量的相互作用。实现了量子磁性模型以及类似于Mössbauer效应的集体原子反冲现象。
要点1. 实验装置：实验将 87Rb 原子至于垂直于 Z 轴的二维光学腔中，原子在腔轴方向上自由下落，并被一个蓝失谐的腔内光学偶极阱引导。将两束不同频率的激光非共振地注入腔中，用于驱动基态超精细结构之间的速度敏感的两光子拉曼跃迁（用于制备和读取状态）或仅改变动量状态的布拉格跃迁（用于操作动量态的叠加）。
本文观察到的集体反冲机制可以用于感测加速度，例如重力引起的加速度。这种机制还可以用于增强量子存储寿命、实现多普勒展宽自由光谱学以及开发不依赖于自旋回波序列的物质波干涉仪。此外，动量交换哈密顿量可以用于模拟 BCS 超导体，并为量子模拟打开新的途径，例如模拟自旋轨道耦合、对产生、拓扑超流体和动态规范场。最后，边带的形成可能为物质波和介观光机械系统之间的激发转换开辟道路。
Chengyi Luo et al., Momentum-exchange interactions in a Bragg atom interferometer suppress Doppler dephasing. Science 384, 551-556 (2024). DOI: 10.1126/ science. adi1393.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi1393
声明：
●德国莱布尼茨催化研究所Angew | 197Au穆斯堡尔谱研究ZnO负载CuAu纳米合金催化CO2低温加氢制甲醇机制
●德国柏林工业大学Peter Strasser团队JACS | 第二金属掺杂对Fe-NC氧还原催化剂结构和性能的影响机制
●法国国家科学研究中心JACS | 119Sn穆斯堡尔谱确定立方BaSnF4中的动态孤对电子和氟离子无序性
●荷兰埃因霍温科技大学J. Catal. | 原位穆斯堡尔谱研究锰对费托催化剂的促进机制
●苏黎世联邦理工学院ES&T | 57Fe穆斯堡尔谱研究土壤和沉积物中铁矿物转化的新方法
●单原子催化剂的生命周期：穆斯堡尔研究卟啉铁氮碳粉末的降解和再活化过程
