MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017160914
■00520250211151135
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798382716992
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31148287
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aLuo,  Chengyi.▼0(orcid)0000000294705815
■24510▼aTwisting,  Binding,  and  Probing  Matter  Waves  in  a  Rubidium  Cavity  QED  System
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Colorado  at  Boulder▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a160  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Thompson,  James  K.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Colorado  at  Boulder,  2024.
■520    ▼aIn  this  thesis  work,  I  have  explored  a  novel  platform  for  quantum  metrology  and  many-body  physics  by  realizing  matter-wave  interferometric  controls  in  a  high  finesse  cavity.  By  correlating  the  internal  states  of  the  atoms  to  the  external  degrees  of  freedom,  we  demonstrated  direct  entanglement  generation  on  the  momentum  states  of  the  atoms  with  two  distinct  approaches,  quantum  non-demolition  measurement  and  one-axis  twisting  dynamics.  After  injecting  the  squeezed  momentum  states  into  a  matter-wave  interferometer,  we  realized  an  entanglement-enhanced  matter-wave  interferometer  for  the  first  time. Decoupling  the  momentum  states  from  the  internal  states  with  all  atoms  in  the  same  atomic  spin  state,  we  realized  a  novel  cavity-mediated  collective  momentum-exchange  interaction  in  which  pairs  of  atoms  swap  their  momenta  by  exchanging  photons  through  the  cavity.  The  momentum-exchange  interaction  leads  to  an  observed  all-to-all  Ising-like  interaction  in  a  matter-wave  interferometer,  which  is  useful  for  entanglement  generation.  A  many-body  energy  gap  also  emerges,  effectively  binding  interferometer  matter-wave  packets  together  to  suppress  Doppler  dephasing  with  analogies  to  Mossbauer  spectroscopy.  In  the  same  system,  by  adding  new  laser  frequency  control  for  driving  pair  creation/annihilation  processes,  we  realized  Hamiltonian  engineering  of  collective  XYZ  spin  models  between  two  momentum  states  and  the  first  demonstration  of  the  long-sought  two-axis  counter-twisting  dynamics.The  entanglement-enhanced  matter-wave  interferometer  experiment  shed  new  light  on  improving  future  atom  interferometers  by  reducing  the  fundamental  quantum  source  of  imprecision.  The  momentum-exchange  interaction  provides  new  options  for  interacting  momentum  states  enabled  by  the  cavity.  The  Hamiltonian  engineering  realized  here  not  only  enables  new  dynamics  for  entanglement  generation  but  also  offers  new  possibilities  for  quantum  simulation  with  atomic  momentum  states.  All  these  opportunities  arise  from  coupling  the  atoms  to  a  high-finesse  cavity,  known  as  cavity  quantum  electrodynamics  systems.  Combining  the  matter-wave  interferometric  control  and  cavity  QED,  our  system  provides  a  new  platform  for  the  study  of  quantum  metrology,  quantum  simulation  and  many-body  physics  with  qubits  based  on  atomic  momentum  states.
■590    ▼aSchool  code:  0051.
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aElectromagnetics
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aComputational  physics
■653    ▼aMatter-wave  interferometric  controls
■653    ▼aEntanglement  generation
■653    ▼aMossbauer  spectroscopy
■653    ▼aQuantum  metrology
■653    ▼aAtom  interferometers
■690    ▼a0605
■690    ▼a0599
■690    ▼a0216
■690    ▼a0607
■71020▼aUniversity  of  Colorado  at  Boulder▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-11B.
■790    ▼a0051
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17160914▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books