通过共振耦合到表面极化激元实现光学原子势的范德瓦尔斯增强

当代腔量子电动力学中涉及气相中性原子的实验越来越依赖激光冷却以及光学、磁光或静磁捕获方法，以提供亚微米不确定度的原子定位。这一目标在自由空间中难以实现，如果所需的原子放置位置接近固体表面几百纳米以内（如在包含单片介质光学谐振器如微球、微环、微盘或光子晶体缺陷腔的装置中可能发生的情况），则原子-表面相互作用会进一步阻碍该目标。通常在此类场景中，范德瓦尔斯相互作用可以忽略的最小原子-表面分离距离被视为相关捕获方案的最佳定位点，但这种保守策略通常会损害可实现的腔量子电动力学耦合强度。在这里，我们提出了一种设计用于表面附近原子约束的光学偶极阱的新方法，该方法利用而非避免强表面相互作用，并展示了基于$^{39}$K原子和氧化铟锡的数值研究结果。我们的理论框架指出了利用纳米图案化方法工程化原子-表面相互作用的新型改性的可能性。