超越 lamb-Dicke 规律的激光冷却阱离子晶体振动模式

激光冷却方法最常用于低能态，即 lamb-Dicke 规律下。然而，实验中的离子常常被激发到更高的能量，导致 lamb-Dicke 近似失效。本文构建了一种用于预测阱离子晶体在 lamb-Dicke 规律之外能级依赖冷却动力学的非微扰、准经典方法。该方法允许对包含大量内部能级和运动模式的各种有趣现象进行准确且高效的建模，例如 EIT 冷却在高能下的失效以及多个高温模式的同步冷却。我们将其预测与完全量子模拟和对 $^{138}$Ba${^+}$ 上 Raman $S$-$D$ 过渡的宽带 EIT 冷却方法的实验数据进行比较。我们发现该方法能够准确预测在阱离子实验中相关的宽范围能量的冷却速率。该方法补充了完全量子模型，允许对激光冷却动力学在更高能量尺度上进行快速且准确的预测。