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Trapping single atoms on a nanophotonic circuit with configurable tweezer lattices

机译:使用可配置的镊子晶格在纳米光子电路中捕获单个原子

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摘要

Trapped atoms near nanophotonics form an exciting platform for bottom-up synthesis of strongly interacting quantum matter. The ability to induce tunable long-range atom-atom interactions with photons presents an opportunity to explore many-body physics and quantum optics. Here we implement a configurable optical tweezer array over a planar photonic circuit tailored for cold atom integration and control for trapping and high-fidelity imaging of one or more atoms in an array directly on a photonic structure. Using an optical conveyor belt formed by a moving optical lattice within a tweezer potential, we show that single atoms can be transported from a reservoir into close proximity of a photonic interface, potentially allowing for the synthesis of a defect-free atom-nanophotonic hybrid lattice. Our experimental platform can be integrated with generic planar photonic waveguides and resonators, promising a pathway towards on-chip many-body quantum optics and applications in quantum technology.
机译:纳米光子学附近的被困原子为强相互作用的量子物质的自下而上合成提供了一个令人兴奋的平台。与光子诱导可调谐的远程原子-原子相互作用的能力为探索多体物理学和量子光学提供了机会。在这里,我们在平面光子电路上实现了可配置的光学镊子阵列,该电路专门为冷原子集成和控制而设计,用于直接在光子结构上捕获和高保真成像阵列中的一个或多个原子。使用在镊子势中由移动的光学晶格形成的光学传送带,我们表明可以将单个原子从储层传输到光子界面的紧密附近,从而有可能合成无缺陷的原子-纳米光子杂化晶格。我们的实验平台可与通用平面光子波导和谐振器集成在一起,有望成为片上多体量子光学及其在量子技术中应用的途径。

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