行波腔中可塑光学陷阱形成的玻色-爱因斯坦凝聚体阵列

尽管中性原子的量子简并气体在许多体量子物理、凝聚态物理、精密测量和量子信息处理研究中取得了显著进展，但要充分释放其在这些领域的潜力，仍需实验上的推进。需要更复杂的空间几何结构以及设计有趣相互作用的新方法。在此，我们展示了一个新颖的实验平台，用于实现量子简并气体，该平台在原子所经历的空间几何上具有广泛的可调性，并具备多个 87Rb 玻色-爱因斯坦凝聚体（BECs）内部及之间的非平庸长程相互作用的可能性。我们探索使用一个在 $\lambda$=1560 和 780 nm 双波长共振的大模体积蝴蝶结环形腔，在可塑光学陷阱中创建多个 BEC，该陷阱还具有光子介导长程相互作用的能力。通过在 1560 nm 激发不同的横模，我们可以实现多种光学囚禁几何，从而为腔耦合 BEC 的空间量子态工程打开大门。作为代表性示例，我们在腔的基模 TEM00 中实现了一个 BEC，在 TEM01 模中实现了双 BEC。通过控制基模与高阶横腔模之间的功率，展示了冷热原子系的分裂与合并，以及创建如均匀势等更复杂囚禁几何的潜力。由于腔的双共振特性，我们可以设想一个由腔介导相互作用在非平庸几何中耦合的 BEC 量子网络。