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用于光学晶格阵列的快速单原子成像

Fast single atom imaging for optical lattice arrays.

作者信息

Su Lin, Douglas Alexander, Szurek Michal, Hébert Anne H, Krahn Aaron, Groth Robin, Phelps Gregory A, Marković Ognjen, Greiner Markus

机构信息

Department of Physics, Harvard University, Cambridge, MA, USA.

出版信息

Nat Commun. 2025 Jan 25;16(1):1017. doi: 10.1038/s41467-025-56305-y.

DOI:10.1038/s41467-025-56305-y
PMID:39863596
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11762994/
Abstract

High-resolution fluorescence imaging of ultracold atoms and molecules is paramount to performing quantum simulation and computation in optical lattices and tweezers. Imaging durations in these experiments typically range from a millisecond to a second, significantly limiting the cycle time. In this work, we present fast, 2.4 μs single-atom imaging in lattices, with 99.4% fidelity - pushing the readout duration of neutral atom quantum platforms to be close to that of superconducting qubit platforms. Additionally, we thoroughly study the performance of accordion lattices. We also demonstrate number-resolved imaging without parity projection, which will facilitate experiments such as the exploration of high-filling phases in the extended Bose-Hubbard models, multi-band or SU(N) Fermi-Hubbard models, and quantum link models.

摘要

超冷原子和分子的高分辨率荧光成像对于在光学晶格和光镊中进行量子模拟和计算至关重要。这些实验中的成像持续时间通常从一毫秒到一秒不等,这显著限制了循环时间。在这项工作中,我们展示了在晶格中实现快速的2.4微秒单原子成像,保真度达99.4%,将中性原子量子平台的读出持续时间推进到接近超导量子比特平台的水平。此外,我们深入研究了手风琴晶格的性能。我们还展示了无需宇称投影的数分辨成像,这将推动诸如扩展玻色 - 哈伯德模型、多带或SU(N)费米 - 哈伯德模型以及量子链接模型中的高填充相探索等实验。

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