論文の概要: Observation of Feshbach resonances between a single ion and ultracold atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.09382v1
• Date: Wed, 19 May 2021 20:15:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-30 11:32:39.156317
• Title: Observation of Feshbach resonances between a single ion and ultracold atoms
• Title（参考訳）: 単一イオンと超低温原子間のfeshbach共鳴の観測
• Authors: Pascal Weckesser, Fabian Thielemann, Dariusz Wiater, Agata Wojciechowska, Leon Karpa, Krzysztof Jachymski, Micha{\l} Tomza, Thomas Walker, Tobias Schaetz
• Abstract要約: 捕獲された原子系と分子系、中性および荷電系は量子科学の最前線にある。 ここでは、133$Ba$+$イオンと6$Li原子の間の磁気的に調整可能な相互作用を用いて、イオンと原子間のフェシュバッハ共鳴を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Controlling physical systems and their dynamics on the level of individual quanta propels both fundamental science and quantum technologies. Trapped atomic and molecular systems, neutral and charged, are at the forefront of quantum science. Their extraordinary level of control is evidenced by numerous applications in quantum information processing and quantum metrology. Studying the long-range interactions between these systems when combined in a hybrid atom-ion trap has lead to landmark results. Reaching the ultracold regime, however, where quantum mechanics dominates the interaction, e.g., giving access to controllable scattering resonances, has been elusive so far. Here we demonstrate Feshbach resonances between ions and atoms, using magnetically tunable interactions between $^{138}$Ba$^{+}$ ions and $^{6}$Li atoms. We tune the experimental parameters to probe different interaction processes - first, enhancing three-body reactions and the related losses to identify the resonances, then making two-body interactions dominant to investigate the ion's sympathetic cooling in the ultracold atomic bath. Our results provide deeper insights into atom-ion interactions, giving access to complex many-body systems and applications in experimental quantum simulation.
• Abstract（参考訳）: 個々の量子化レベルにおける物理系とその力学の制御は、基礎科学と量子技術の両方を推進している。 捕獲された原子系と分子系、中性および荷電系は量子科学の最前線にある。 その並外れたレベルの制御は、量子情報処理や量子メトロロジーにおける多くの応用によって証明されている。 ハイブリッド原子イオントラップでこれらの系間の長距離相互作用を研究することは、目覚ましい結果をもたらす。 しかし、量子力学が相互作用を支配している超低温状態(例えば、制御可能な散乱共鳴へのアクセスを与える)は、これまで解明されてきた。 ここでは, イオンと原子の間のfeshbach共鳴を, 磁気チューナブルな相互作用として, $^{138}$ba$^{+}$ イオンと$^{6}$li原子を用いて実演する。 まず、共鳴を識別するために3体反応と関連する損失を増強し、続いて超低温原子浴におけるイオンの交感神経冷却を調べるために2体相互作用を支配的にする。 この結果は原子-イオン相互作用の深い洞察を与え、複雑な多体系と実験量子シミュレーションへの応用をもたらす。

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