原子与离子的混合量子系统

近年来，超冷原子已成为一个异常可控的实验系统，用于研究从量子信息科学到凝聚态模型模拟等基础物理问题。在此，我们更进一步，探索如何将冷原子与其他量子系统结合，以创建具有定制特性的新型量子混合体。将原子量子多体态与一个独立可控的单粒子耦合，可以探索丰富的新物理现象，并发展全新的探测与操控技术。我们报告了最近的实验，在这些实验中，我们首次确定性地将单个离子置于原子玻色-爱因斯坦凝聚体中。一个被囚禁的离子，目前构成了最纯净的单粒子量子系统，可以在单粒子水平上进行观察和操控。在这个单粒子/多体复合量子系统中，我们展示了离子的协同冷却，并原位观察了单粒子的化学反应。