Rydberg Interactions and Quantum Control of Cold Trapped Holmium Atoms
冷捕获钬原子的里德伯相互作用和量子控制
基本信息
- 批准号:1404357
- 负责人:
- 金额:$ 41.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-08-01 至 2017-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This research project will study the properties of Holmium atoms. The Holmium atom has one of the most complex internal structures of any element and our knowledge of its properties is incomplete. Detailed measurements will be made of the atomic structure of Holmium. Experimental methods using lasers and electromagnetic fields will be developed to prepare different internal states and to measure interactions between Holmium atoms. These measurements and methods will provide a foundation for future applications of Holmium to information processing. In addition the project will train scientists in modern techniques of atomic physics and prepare them for careers in academia and industry. The results of this research will be disseminated to the local public in the Madison, Wisconsin area through open houses in the Physics department, through visits to local schools, and by providing internships for local high school students. The rare earth element Holmium (Ho) has a 128 dimensional ground state manifold, the largest of any stable atomic isotope. Experiments will use a Magneto-Optical Trap of Ho atoms, recently demonstrated in the Saffman laboratories. Optical control techniques using rf and microwave fields will be developed to prepare specific Zeeman substates in the 128 dimensional ground manifold. Rydberg states will be probed using two-photon excitation and the hitherto unknown quantum defects of the Ho Rydberg states will be measured. The quantum defects will be used to develop models for effective Rydberg wavefunctions which will then be used to calculate Rydberg-Rydberg interaction strengths. The Rydberg state measurements will form the basis for Rydberg blockade experiments with Ho atoms, and the demonstration of entanglement. These studies of the ground and Rydberg state properties of Ho atoms, as well as the development of control techniques, will establish a knowledge basis for collective encoding of quantum registers in small Ho ensembles.
该研究项目将研究霍米原子的特性。 HOUNMIUM ATOM具有任何元素中最复杂的内部结构之一,我们对其性质的了解是不完整的。详细的测量将对霍尔米的原子结构进行。将开发使用激光和电磁场的实验方法,以制备不同的内部状态并测量霍米原子之间的相互作用。这些测量和方法将为Holmium在信息处理中的未来应用提供基础。 此外,该项目将培训科学家的现代原子物理技术,并为学术界和工业的职业做好准备。这项研究的结果将通过物理部门的开放式房屋,访问当地学校,并为当地的高中学生提供实习,将这项研究的结果传播给威斯康星州麦迪逊地区的当地公众。稀土元素荷兰(HO)具有128维的基态歧管,这是任何稳定的原子同位素中最大的。 Saffman实验室最近证明,实验将使用HO原子的磁光陷阱。将开发使用RF和微波场的光学控制技术,以准备128维地面歧管中的特定Zeeman取代。 Rydberg状态将使用两光子激发进行探测,并将测量Ho Rydberg状态的迄今未知量子缺陷。量子缺陷将用于开发有效的Rydberg波形的模型,然后将其用于计算Rydberg-Rydberg的相互作用强度。 Rydberg国家测量结果将构成Rydberg封锁原子的基础,并进行纠缠的证明。这些对HO原子的地面和Rydberg状态性质的研究以及控制技术的发展将建立一个知识基础,用于集体编码小型HO合奏中的量子登记。
项目成果
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