研究里德堡相互作用量子系统中多体现象的实验方法

超冷里德堡气体研究的最新进展需要更高水平的实验复杂性，其中必须将高原子密度和光学密度与对外场的精确控制及灵敏的里德堡原子探测相结合。我们描述了一个定制的实验系统，用于产生和研究从致密超冷原子气体激发的里德堡相互作用原子。该实验已通过使用高通量冷原子源和三束光偶极阱优化了快速工作周期。后者使得原子密度和温度可在几个数量级范围内调节，直至玻色 - 爱因斯坦凝聚相变。环绕原子的电极结构允许对电场进行精确控制，并对里德堡原子进行单粒子灵敏的场电离探测。我们回顾了两项实验，突显了强里德堡 - 里德堡相互作用对不同多体系统的影响。首先，利用里德堡阻塞效应在原子气体自发演化为超冷等离子体之前对其进行预结构化。其次，研究了称为暗态极化激元的光子与原子混合态。通过观察里德堡激发原子的统计分布，我们揭示了暗态极化激元之间的关联。这些实验最终将提供对强相互作用区域中多体现象的更深入理解，包括强耦合等离子体的研究以及量子层面原子与光之间的界面。