秒级光钟光谱中超交换相互作用的相干演化：解锁量子计量与自旋纠缠研究新路径

时间：2025年5月2日

来源：SCIENCE

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为提升原子钟性能，理解复杂多体哈密顿量（Hamiltonians）。来自未提及处的研究人员利用简并费米气体（degenerate Fermi gas）加载到三维光晶格开展研究。他们观测到相干超交换，影响拉姆齐（Ramsey）条纹对比度，为研究量子磁性和自旋纠缠奠定基础。

编辑总结：三维光晶格原子钟在量子计量和模拟领域前景广阔。要充分发挥其潜力，理解和控制原子间相互作用至关重要。米尔纳（Milner）等人将锶 - 87（Sr⁸⁷）原子的简并费米气体加载到具有可调束缚的三维晶格中。研究人员利用拉姆齐（Ramsey）光谱，测量了晶格束缚参数变化时的相互作用效应。

摘要：提高原子钟的性能需要理解复杂的多体哈密顿量，以确保在计量应用中取得有意义的进展。在这里，研究人员使用加载到三维光晶格中的简并费米气体，研究可调费米 - 哈伯德（Fermi-Hubbard）哈密顿量的效应。时钟激光引入自旋轨道耦合螺旋相位，打破了超交换相互作用的各向同性，导致 XXZ 型自旋各向异性。通过调节晶格束缚并应用成像光谱，研究人员绘制出有利的原子相干区域。研究人员在不同的相互作用区域进行转变，并观测到相干超交换，这种超交换可通过在位相互作用和位点间能量转移进行调节，在大于 1 秒的时间尺度上影响拉姆齐条纹对比度。这项研究为利用三维光晶格钟探测量子磁性和自旋纠缠奠定了基础。