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强耦合腔量子电动力学中单原子转移的实验及模拟

李文芳 杜金锦 文瑞娟 杨鹏飞 李刚 张天才

强耦合腔量子电动力学中单原子转移的实验及模拟

李文芳, 杜金锦, 文瑞娟, 杨鹏飞, 李刚, 张天才
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  • 对于强耦合腔量子电动力学系统中以自由下落方式转移原子与腔模强耦合作用过程进行了实验研究, 并在理论上利用蒙特卡罗方法对整个实验过程进行了模拟. 根据模拟的高精度光学微腔实时记录的原子穿腔信号, 获得了原子与腔模相互作用以及冷原子的参数等基本信息, 包括不同初始条件下原子与腔模相互作用时腔的透射谱、单个原子在腔内的驻留时间、原子到达腔模时刻的概率分布以及原子到达腔模的动能分布等, 并作为对比给出了相应的实验结果. 基于模拟结果, 实验上建立了腔内光学偶极阱来俘获单个原子, 测量的单原子的腔内俘获寿命达到5 ms,比自由穿越时延长了约30倍. 该研究对于原子-腔受限空间内, 以自由下落方式转移原子以及原子与腔的耦合过程给出详细的分析, 有助于对类似实验结果的分析和系统参数的优化.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11125418, 91336107, 61275210, 61227902)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921601)资助的课题.
    [1]

    Mabuchi H, Turchette Q A, Chapman M S, Kimble H J 1996 Opt. Lett. 21 1393

    [2]

    Munstermann P, Fischer T, Pinkse P W H, Rempe G 1999 Opt. Commun. 159 63

    [3]

    Zhang P F, Zhang Y C, Li G, Du J J, Zhang Y F, Guo Y Q, Wang J M, Zhang T C, Li W D 2011 Chin. Phys. Lett. 28 044203

    [4]

    Hood C J, Lynn T W, Doherty A C, Parkins A S, Kimble H J 2000 Science 287 1447

    [5]

    Pinkse P W H, Fischer T, Munstermann P, Rempe G 2000 Nature 404 365

    [6]

    Puppe T, Pinkse P, Fischer T, Pinkse P W H, Rempe G 2004 Phys. Scr. T112 7

    [7]

    Zhang P F, Guo Y Q, Li Z H, Zhang Y C, Zhang Y F, Du J J, Li G, Wang J M, Zhang T C 2011 Phys. Rev. A 83 031804

    [8]

    Du J J, Li W F, Wen R J, Li G, Zhang P F, Zhang T C 2013 Appl. Phys. Lett. 102 173504

    [9]

    Zhang P F, Guo Y Q, Li Z H, Zhang Y C, Zhang Y F, Du J J, Li G, Wang J M, Zhang T C 2011 J. Opt. Soc. Am. B 28 667

    [10]

    Ottl A, Ritter S, Kohl M, Esslinger T 2005 Phys. Rev. Lett. 95 090404

    [11]

    Köhl M, Öttl A, Ritter S, Donner T, Bourdel T, Esslinger T 2007 Appl. Phys. B 86 391

    [12]

    Mcke M, Bochmann J, Hahn C, Neuzner A, Nölleke C, Reiserer A, Rempe G, Ritter S 2013 Phys. Rev. A 87 063805

    [13]

    Hijlkema M, Weber B, Specht H P, Webster S C, Kuhn A, Rempe G 2007 Nat. Phys. 3 253

    [14]

    Specht H P, Nölleke C, Reiserer A, Uphoff M, Figueroa E, Ritter S, Rempe G 2011 Nature 473 190

    [15]

    Ritter S, Nölleke C, Hahn C, Reiserer A, Neuzner A, Uphoff M, Mcke M, Figueroa E, Bochmann J, Rempe G 2012 Nature 484 195

    [16]

    Kimble H J 2008 Nature 453 1023

    [17]

    Sauer J A, Fortier K M, Chang M S, Hamley C D, Chapman M S 2004 Phys. Rev. A 69 051804

    [18]

    Li W F, Du J J, Wen R J, Yang P F, Li G, Liang J J, Zhang T C 2014 Appl. Phys. Lett. 104 113102

    [19]

    Du J J, Li W F, Wen R J, Li G, Zhang T C 2013 Acta Phys. Sin. 62 194203 (in Chinese) [杜金锦, 李文芳, 文瑞娟, 李刚, 张天才 2013 物理学报 62 194203]

  • [1]

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    Munstermann P, Fischer T, Pinkse P W H, Rempe G 1999 Opt. Commun. 159 63

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    Zhang P F, Zhang Y C, Li G, Du J J, Zhang Y F, Guo Y Q, Wang J M, Zhang T C, Li W D 2011 Chin. Phys. Lett. 28 044203

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    Hood C J, Lynn T W, Doherty A C, Parkins A S, Kimble H J 2000 Science 287 1447

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    Zhang P F, Guo Y Q, Li Z H, Zhang Y C, Zhang Y F, Du J J, Li G, Wang J M, Zhang T C 2011 J. Opt. Soc. Am. B 28 667

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    Ritter S, Nölleke C, Hahn C, Reiserer A, Neuzner A, Uphoff M, Mcke M, Figueroa E, Bochmann J, Rempe G 2012 Nature 484 195

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    Kimble H J 2008 Nature 453 1023

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    Sauer J A, Fortier K M, Chang M S, Hamley C D, Chapman M S 2004 Phys. Rev. A 69 051804

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    [19]

    Du J J, Li W F, Wen R J, Li G, Zhang T C 2013 Acta Phys. Sin. 62 194203 (in Chinese) [杜金锦, 李文芳, 文瑞娟, 李刚, 张天才 2013 物理学报 62 194203]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-13
  • 修回日期:  2014-08-15
  • 刊出日期:  2014-12-05

强耦合腔量子电动力学中单原子转移的实验及模拟

  • 1. 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11125418, 91336107, 61275210, 61227902)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921601)资助的课题.

摘要: 对于强耦合腔量子电动力学系统中以自由下落方式转移原子与腔模强耦合作用过程进行了实验研究, 并在理论上利用蒙特卡罗方法对整个实验过程进行了模拟. 根据模拟的高精度光学微腔实时记录的原子穿腔信号, 获得了原子与腔模相互作用以及冷原子的参数等基本信息, 包括不同初始条件下原子与腔模相互作用时腔的透射谱、单个原子在腔内的驻留时间、原子到达腔模时刻的概率分布以及原子到达腔模的动能分布等, 并作为对比给出了相应的实验结果. 基于模拟结果, 实验上建立了腔内光学偶极阱来俘获单个原子, 测量的单原子的腔内俘获寿命达到5 ms,比自由穿越时延长了约30倍. 该研究对于原子-腔受限空间内, 以自由下落方式转移原子以及原子与腔的耦合过程给出详细的分析, 有助于对类似实验结果的分析和系统参数的优化.

English Abstract

参考文献 (19)

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