用于将中性原子量子技术扩展至更高量子比特数的腔增强光学晶格

我们展示了一种基于腔的方案，将光学晶格中的超冷原子实验规模相较于最先进的自由空间晶格提升了一个数量级。我们的二维光学晶格由模式束腰高达 489(8) $\mu$m 的功率增强腔产生，仅需每个腔轴 80 mW 的输入光，即可在 60 $\mu$K 的晶格深度下俘获超冷锶原子。我们利用高分辨率钟光谱学对这些晶格进行表征，并分辨了不同振动能级之间的载流子跃迁。利用这些光谱特征，我们以仅受成像系统光学分辨率限制的空间分辨率，局部测量了晶格势包络和样品温度。测得的基态能带寿命和俘获寿命分别为 18(3) s 和 59(2) s，且晶格频率（深度）的长期稳定性达到 MHz（0.1%）量级。我们的结果表明，可以在任意波长下创建大尺寸、深且稳定的二维腔增强晶格，并可用于扩展基于中性原子的量子模拟器、量子计算机、传感器和光学晶格钟的规模。