論文の概要: In situ subwavelength microscopy of ultracold atoms using dressed excited states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.09396v2
• Date: Wed, 10 Jul 2024 16:18:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-11 22:09:30.978399
• Title: In situ subwavelength microscopy of ultracold atoms using dressed excited states
• Title（参考訳）: 擬似励起状態を用いた超低温原子のIn situサブ波長顕微鏡
• Authors: Romain Veyron, Jean-Baptiste Gérent, Guillaume Baclet, Vincent Mancois, Philippe Bouyer, Simon Bernon,
• Abstract要約: サブ波長分解能を持つ超低温原子をイメージングする新しい手法を実装した。 対向的に、反対の弱いイメージング機構も、サブ波長分解能に到達するために活用できることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work, we implement a new method for imaging ultracold atoms with subwavelength resolution capabilities and determine its regime of validity. It uses the laser driven interaction between excited states to engineer hyperfine ground state population transfer in a three-level system on scales much smaller than the optical resolution. Subwavelength imaging of a quantum gas is atypical in the sense that the measurement itself perturbs the dynamics of the system. To avoid induced dynamics affecting the measurement, one usually measures "rapidly" the wavefunction in a so-called strong imaging regime. We experimentally illustrate this regime using a thermal gas ensemble, and demonstrate subwavelength resolution in quantitative agreement with a fully analytical model. Additionally, we show that, counter-intuitively, the opposite weak imaging regime can also be exploited to reach subwavelength resolution. As a proof of concept, we demonstrate that this regime is a robust solution to select and spatially resolve a 30 nm wide wavefunction, which was created and singled out from a tightly confined 1D optical lattice. Using a general dissipation-included formalism, we derive validity criteria for both regimes. The formalism is applicable to other subwavelength methods.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,超低温原子をサブ波長分解能で撮像する新しい手法を実装し,その妥当性を判定する。 励起状態間のレーザー駆動相互作用を用いて、光学分解能よりもはるかに小さいスケールの3レベルシステムで超微細な基底状態の集団移動を工学する。 量子気体のサブ波長イメージングは、測定自体が系の力学を摂動させるという意味では非定型である。 測定に影響を及ぼす誘導力学を避けるため、通常、強い撮像系において波動関数を「急速」測定する。 本研究では, 熱ガスアンサンブルを用いてこの機構を実験的に説明し, 完全解析モデルと定量的に一致したサブ波長分解能を示す。 さらに、対向的に、反対の弱いイメージング機構も、サブ波長分解能に到達するために活用できることが示される。 概念実証として, この構造は, 厳密に閉じ込められた1次元光学格子から作り出した30nmの広帯域波動関数を, 空間的に選択し, 解決するための頑健な解であることを示す。 一般の放散包含形式主義を用いて、両体制の妥当性基準を導出する。 定式化は他のサブ波長法にも適用できる。

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