論文の概要: Trapped atoms in spatially-structured vector light fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.17571v2
• Date: Mon, 10 Jul 2023 09:54:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-11 21:36:37.642954
• Title: Trapped atoms in spatially-structured vector light fields
• Title（参考訳）: 空間構造ベクトル光場におけるトラップ原子
• Authors: Maurizio Verde, Christian T. Schmiegelow, Ulrich Poschinger and Ferdinand Schmidt-Kaler
• Abstract要約: 任意の空間モードと偏光構造を持つ光場に対する原子遷移行列要素の計算フレームワークを提案する。 強集束Hermite-Gaussian,Laguerre-Gaussianおよび放射・方位偏光ビームに対する電子および運動行列要素の空間依存性を計算した。 回折限界付近では、これらすべてのビームは長手方向の磁場と磁場勾配を示し、選択規則に強く影響し、光-物質相互作用の調整に使用できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.488181126364186
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spatially-structured laser beams, eventually carrying orbital angular momentum, affect electronic transitions of atoms and their motional states in a complex way. We present a general framework, based on the spherical tensor decomposition of the interaction Hamiltonian, for computing atomic transition matrix elements for light fields of arbitrary spatial mode and polarization structures. We study both the bare electronic matrix elements, corresponding to transitions with no coupling to the atomic center-of-mass motion, as well as the matrix elements describing the coupling to the quantized atomic motion in the resolved side-band regime. We calculate the spatial dependence of electronic and motional matrix elements for tightly focused Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian and for radially and azimuthally polarized beams. We show that near the diffraction limit, all these beams exhibit longitudinal fields and field gradients, which strongly affect the selection rules and could be used to tailor the light-matter interaction. The presented framework is useful for describing trapped atoms or ions in spatially-structured light fields and therefore for designing new protocols and setups in quantum optics, -sensing and -information processing.
• Abstract（参考訳）: 最終的に軌道角運動量を持つ空間構造レーザービームは、複雑な方法で原子とその運動状態の電子遷移に影響を与える。 本稿では,任意の空間モードと偏光構造の光場に対する原子遷移行列要素を計算するために,相互作用ハミルトニアンの球面テンソル分解に基づく一般的な枠組みを提案する。 本研究では, 原子中心運動に結合しない遷移に対応する素電子行列要素と, 分解した側バンド状態における量子化原子運動との結合を記述する行列要素について検討した。 強集束Hermite-Gaussian,Laguerre-Gaussianおよび放射・方位偏光ビームに対する電子および運動行列要素の空間依存性を計算した。 回折限界付近では、これらのビームは長手方向の磁場と磁場勾配を示し、選択規則に強く影響を与え、光間相互作用を調整できることを示した。 このフレームワークは、空間構造を持つ光場における閉じ込められた原子やイオンを記述するのに有用であり、量子光学、-センシング、-情報処理における新しいプロトコルや設定を設計するのに有用である。

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