5、超冷量子物质的探测与控制

超冷量子物质的探测与控制

1. 特殊晶格的实现

• 自旋依赖晶格 ：当使用与一组激发子能级失谐不太远的激光时（例如对于碱金属，失谐应接近精细结构分裂），可以实现晶格势，且不同原子或分子的自旋态对应的晶格势可能有很大差异。使用反向传播的激光束，且两束光的线性偏振之间有夹角θ，可实现自旋依赖势。这种配置可由两个σ⁺和σ⁻偏振的驻波描述，它们之间的相对位置ωx = θ/π×(λ/2)可通过角度θ设置。通过移动两个晶格的相对位置，可以在不使用Feshbach共振的情况下，通过改变晶格位点上自旋分量的波函数重叠来调节两个自旋分量之间的相互作用矩阵元。
• 光学超晶格 ：将两个频率相差两倍的驻波光场叠加，可创建光学超晶格。这种超晶格模拟了双势阱阵列，通过改变两个光场的频率和幅度，可以动态地原位控制双势阱的阱间和阱内势垒。光学超晶格已成功用于检测在位交换和次近邻超交换相互作用。将这种超晶格沿两个正交方向扩展，可实现耦合晶格系统，有助于研究晶格超流性或绝热地获得低熵d波超流体。

2. 量子气体的探测方法

量子气体的标准探测方法与飞行时间法有关。原子从捕获势中突然释放，在自由空间中经过可变的膨胀时间后进行成像。在光晶格量子气体的背景下，飞行时间图像能提供有关量子气体动量分布和相干性质的有用信息。通过绝热关闭晶格，可以成像晶格中的准动量分布而非动量分布。以下详细介绍这些方法以及利用飞行时间图像的噪声相关分析来了解气体相关性质的可能性。

2.1 飞行时间成像与绝热映射

• 突然释放 ：从光