里德伯修饰自旋晶格的多体干涉测量

超冷原子是研究平衡与非平衡状态下强关联物质相的理想平台。该领域的许多实验进展关键依赖于对两个原子间接触相互作用的控制。控制远距离基态原子间的强长程相互作用一直是一个长期目标，这为研究包括受阻磁体或拓扑磁体以及超固态在内的全新量子多体系统开辟了道路。通过近共振激光耦合到里德伯态对基态原子进行光学修饰已被提出作为一种灵活设计此类相互作用的方法。然而，迄今为止这种方法在多体环境中用于相互作用控制的巨大潜力一直缺乏实验证实。在此，我们报道了在超冷原子晶格气体中实现相干里德伯修饰，并利用具有单原子灵敏度的干涉技术直接探测诱导的相互作用势。我们利用该方法实现了二维合成自旋晶格，并通过调节有效自旋相互作用的范围和各向异性展示了其灵活性。我们的测量结果与多体动力学的精确解非常吻合，进一步证明了这些系统中高度精确的相互作用控制。最后，我们确定了一种集体多体衰变过程，并讨论了克服当前相干时间限制的可能途径。我们的工作标志着向利用激光控制的里德伯相互作用研究光晶格中奇异量子磁体迈出的第一步。