ऑप्टिकल जाली: Difference between revisions

Revision as of 09:25, 6 June 2023

2डी-ऑप्टिकल जालक क्षमता (पीले रंग की सतह के रूप में प्रदर्शित) में चित्रित परमाणु (नीले गोले के रूप में दर्शाए गए)।

एक स्थानिक आवधिक ध्रुवीकरण पैटर्न बनाने, लेजर बीम के प्रति-प्रसार के हस्तक्षेप से एक ऑप्टिकल जाली (ऑप्टिकल लैटिस) बनाई जाती है। परिणामस्वरूप आवधिक क्षमता तटस्थ परमाणुओं को द्विध्रुवीय बदलाव के माध्यम से पकड़ सकती है।^[1] परमाणुओं को ठंडा किया जाता है और संभावित एक्स्ट्रेमा (ब्लू-डिट्यूनेड लैटिस के लिए मैक्सिमा पर, और रेड-डिट्यून्ड लैटिस के लिए मिनिमा) पर एकत्रित किया जाता है। फंसे हुए परमाणुओं की परिणामी व्यवस्था एक क्रिस्टल जाली ^[2] के समान होती है और क्वांटम अनुकरण के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है।

ऑप्टिकल जाली में फंसे हुए परमाणु क्वांटम टनलिंग के कारण गति कर सकते हैं, भले ही जाली बिंदुओं की संभावित गहराई परमाणुओं की गतिज ऊर्जा से अधिक हो, जो एक संवाहक में इलेक्ट्रॉनों के समान है।^[3] हालांकि, एक सुपरफ्लूड-मॉट अवरोधक संक्रमण^[4] हो सकता है, अगर कुएं की गहराई बहुत बड़ी होने पर परमाणुओं के बीच अंतःक्रियात्मक ऊर्जा होपिंग ऊर्जा से बड़ी हो जाती है। एमओटी अवरोधक चरण में, परमाणु संभावित मिनीमा में फंस जाएंगे और स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित नहीं हो सकते हैं, जो एक अवरोधक में इलेक्ट्रॉनों के समान है। फर्मीओनिक परमाणुओं के मामले में, यदि अच्छी तरह से गहराई में और वृद्धि हुई है तो परमाणुओं में एक प्रतिलौहचुंबकीय होने का अनुमान है, यानी पर्याप्त रूप से कम तापमान पर नील अवस्था है।^[5]

मापदंड

एक ऑप्टिकल जाली के दो महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं: संभावित रूप से अच्छी गहराई और आवृत्ति।

संभावित गहराई पर नियंत्रण

परमाणुओं द्वारा अनुभव की जाने वाली क्षमता ऑप्टिकल जालक उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त लेजर की तीव्रता से संबंधित है। ऑप्टिकल जाली की संभावित गहराई को वास्तविक समय में लेजर की शक्ति को बदलकर ट्यून किया जा सकता है, जिसे सामान्य रूप से एक ध्वनिक-ऑप्टिक न्यूनाधिक (एओएम) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एओएम को ऑप्टिकल लैटिस में लेजर पावर की एक चर मात्रा को विक्षेपित करने के लिए ट्यून किया गया है। जाली लेजर का सक्रिय शक्ति स्थिरीकरण एओएम को एक फोटोडायोड सिग्नल की प्रतिक्रिया से पूरा किया जा सकता है।

आवर्तिता का नियंत्रण

ऑप्टिकल लैटिस की आवधिकता को लेजर की तरंग दैर्ध्य को बदलकर या दो लेजर बीम के बीच सापेक्ष कोण को बदलकर ट्यून किया जा सकता है। जाली की आवधिकता का रीयल-टाइम नियंत्रण अभी भी एक चुनौतीपूर्ण कार्य है। लेज़र की तरंगदैर्घ्य को आसानी से रीयल-टाइम में एक बड़ी रेंज में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है, और इसलिए लैटिस की आवधिकता को सामान्यतः लेज़र बीम के बीच के सापेक्ष कोण द्वारा नियंत्रित किया जाता है।^[6] हालांकि, संबंधित कोणों को बदलते समय जाली को स्थिर रखना मुश्किल होता है, क्योंकि हस्तक्षेप लेजर बीम के बीच सापेक्ष चरण के प्रति संवेदनशील होता है। टाइटेनियम-नीलम लेजर, उनकी बड़ी ट्यून करने योग्य रेंज के साथ, ऑप्टिकल लैटिस सिस्टम में वेवलेंथ की सीधी ट्यूनिंग के लिए एक संभावित मंच प्रदान करते हैं।

फंसे हुए परमाणुओं को स्वस्थाने बनाए रखते हुए एक-आयामी ऑप्टिकल जाली की आवधिकता का निरंतर नियंत्रण 2005 में पहली बार एकल-अक्ष सर्वो-नियंत्रित गैल्वेनोमीटर का उपयोग करके प्रदर्शित किया गया था।^[7] यह "अकॉर्डियन जाली" जाली आवधिकता को 1.30 से 9.3 माइक्रोन तक भिन्न करने में सक्षम था। अभी हाल ही में, जाली आवधिकता के वास्तविक समय नियंत्रण की एक अलग विधि का प्रदर्शन किया गया था,^[8] जिसमें केंद्र फ्रिंज 2.7 माइक्रोन से कम स्थानांतरित हुआ जबकि जाली आवधिकता 0.96 से 11.2 माइक्रोन में बदल गई थी। जाली आवधिकता को बदलते समय फंसे परमाणुओं (या अन्य कणों) को प्रयोगात्मक रूप से अधिक अच्छी तरह से परीक्षण करने के लिए रहता है। इस तरह के अकॉर्डियन लैटिस ऑप्टिकल लैटिस में अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं को नियंत्रित करने के लिए उपयोगी होते हैं, जहां क्वांटम टनलिंग के लिए छोटी रिक्ति आवश्यक होती है, और बड़ी स्पेसिंग सिंगल-साइट हेरफेर और स्थानिक रूप से हल की गई पहचान को सक्षम बनाती है। एक उच्च टनलिंग शासन के भीतर बोसोन और फर्मिऑन दोनों के जालक स्थलों के अधिभोग की साइट-सॉल्व्ड संसूचन नियमित रूप से क्वांटम गैस सूक्ष्मदर्शी में की जाती है।^[9]^[10]

संचालन का सिद्धांत

एक बुनियादी ऑप्टिकल जाली दो प्रति-प्रचारित लेजर बीम के हस्तक्षेप पैटर्न से बनती है। ट्रैपिंग तंत्र स्टार्क शिफ्ट के माध्यम से होता है, जहां ऑफ-रेजोनेंट लाइट परमाणु की आंतरिक संरचना में बदलाव का कारण बनती है। स्टार्क शिफ्ट का प्रभाव तीव्रता के अनुपात में एक संभावित अनुपात बनाना है। यह ऑप्टिकल डिपोल ट्रैप (ओडीटी) की तरह ही ट्रैपिंग मैकेनिज्म है, जिसमें एकमात्र बड़ा अंतर यह है कि ऑप्टिकल लैटिस की तीव्रता में मानक ओडीटी की तुलना में बहुत अधिक नाटकीय स्थानिक भिन्नता होती है।^[1]

इलेक्ट्रॉनिक आद्य अवस्था $\vert g_{i}\rangle$ में ऊर्जा परिवर्तन (और इस प्रकार, अनुभव की गई क्षमता) दूसरे क्रम के समय-स्वतंत्र गड़बड़ी सिद्धांत द्वारा दिया जाता है, जहां ऑप्टिकल आवृत्तियों पर जाली क्षमता का तेजी से समय भिन्नता समय-औसत है।

U(\mathbf {r} )=\Delta E_{i}={\frac {3\pi c^{2}\Gamma }{2\omega _{0}^{3}}}I(\mathbf {r} )\times \sum _{j}{\frac {c_{ij}^{2}}{\Delta _{ij}}}

जहाँ ${\textstyle \mu _{ij}=\langle e_{j}\vert \mu \vert g_{i}\rangle \equiv c_{ij}\|\mu \|}$ आद्य अवस्था से ट्रांजीशन के लिए ट्रांजीशन मैट्रिक्स अवयव हैं ${\textstyle \vert g_{i}\rangle }$ उत्साहित अवस्था के लिए ${\textstyle \vert e_{j}\rangle }$ . दो-स्तरीय प्रणाली के लिए, यह सरल करता है

U(\mathbf {r} )=\Delta E={\frac {3\pi c^{2}}{2\omega _{0}^{3}}}{\frac {\Gamma }{\Delta }}I(\mathbf {r} )

जहाँ

\Gamma

अवस्था परिवर्तन की रेखा है।^[1]

एसी स्टार्क प्रभाव के कारण संदीप्त प्रकाश बलों की एक वैकल्पिक तस्वीर प्रक्रिया को एक संदीप्त रमन प्रक्रिया के रूप में देखने के लिए है, जहां परमाणु प्रतिप्रसारक लेजर बीम के बीच फोटोन का पुनर्वितरण करता है जो जाली का निर्माण करता है। इस तस्वीर में, यह स्पष्ट है कि परमाणु केवल $\pm 2\hbar k$ की इकाइयों में जाली से संवेग प्राप्त कर सकते हैं, जहां $\hbar k$ एक लेजर बीम के फोटॉन का संवेग है।^[1]

तकनीकी चुनौतियाँ

एक ऑप्टिकल द्विध्रुवीय जाल में परमाणुओं द्वारा अनुभव की जाने वाली ट्रैपिंग क्षमता कमजोर होती है, आमतौर पर 1 एमके से नीचे। इस प्रकार परमाणुओं को ऑप्टिकल जालक में लोड करने से पहले उन्हें काफी ठंडा किया जाना चाहिए। इसके लिए इस्तेमाल की जाने वाली शीतलन तकनीकों में मैग्नेटो-ऑप्टिकल ट्रैप, डॉपलर शीतलन, ध्रुवीकरण ग्रेडिएंट शीतलन, रमन शीतलन, सॉल्व्ड साइडबैंड शीतलन और बाष्पीकरणीय शीतलन शामिल हैं।^[1]

एक बार ठंडे परमाणुओं को ऑप्टिकल जाली में लोड कर दिया जाता है, तो वे ऑप्टिकल जाली लेजर से फोटॉन के सहज बिखरने जैसे विभिन्न तंत्रों द्वारा ताप का अनुभव करेंगे। ये तंत्र आम तौर पर ऑप्टिकल लैटिस प्रयोगों के जीवनकाल को सीमित करते हैं।^[1]

फ्लाइट इमेजिंग का समय

एक बार ठंडा होने और एक ऑप्टिकल जाली में फंसने के बाद, उन्हें हेरफेर किया जा सकता है या विकसित होने के लिए छोड़ा जा सकता है। सामान्य जोड़-तोड़ में काउंटरप्रोपेगेटिंग बीम, या जाली के आयाम मॉडुलन के बीच सापेक्ष चरण को अलग करके ऑप्टिकल जाली के "हिलाना" शामिल है। जाली क्षमता और किसी भी हेरफेर के जवाब में विकसित होने के बाद, परमाणुओं को अवशोषण इमेजिंग के माध्यम से चित्रित किया जा सकता है।

एक सामान्य अवलोकन तकनीक उड़ान (टीओएफ) इमेजिंग का समय है। टीओएफ इमेजिंग पहले जाली क्षमता में परमाणुओं के विकसित होने के लिए कुछ समय की प्रतीक्षा करके काम करती है, फिर जाली क्षमता को बंद कर देती है (एओएम के साथ लेजर पावर को बंद करके)। अब मुक्त हुए परमाणु, उनके संवेग के अनुसार अलग-अलग दरों पर फैलते हैं। समय की मात्रा को नियंत्रित करके परमाणुओं को विकसित होने की अनुमति दी जाती है, परमाणुओं द्वारा यात्रा की जाने वाली दूरी से पता चलता है कि जब जाली को बंद कर दिया गया था तो उनकी गति की स्थिति क्या रही होगी। क्योंकि जाली में परमाणु केवल $\pm 2\hbar k$ द्वारा संवेग में परिवर्तन कर सकते हैं, एक ऑप्टिकल-जाली प्रणाली की एक टीओएफ छवि में एक विशेषता पैटर्न पल $\pm 2n\hbar k$ जहां $n\in \mathbb {Z}$ पर जाली अक्ष के साथ उच्चता की एक श्रृंखला है। टीओएफ इमेजिंग का उपयोग करते हुए, जाली में परमाणुओं का गति वितरण निर्धारित किया जा सकता है। इन-सीटू अवशोषण छवियों (अभी भी जाली के साथ लिया गया) के साथ संयुक्त, यह फंसे हुए परमाणुओं के चरण अंतरिक्ष घनत्व को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त है, बोस-आइंस्टीन संघनन के निदान के लिए एक महत्वपूर्ण मीट्रिक (या अधिक सामान्यतः, पदार्थ के क्वांटम पतित चरणों का गठन)।

उपयोग

क्वांटम अनुकरण

ऑप्टिकल लैटिस में परमाणु एक आदर्श क्वांटम सिस्टम प्रदान करते हैं जहां सभी पैरामीटर नियंत्रित किए जा सकते हैं। क्योंकि परमाणुओं को सीधे चित्रित किया जा सकता है - ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के साथ कुछ करना मुश्किल है - उनका उपयोग उन प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो वास्तविक क्रिस्टल में निरीक्षण करना मुश्किल हैं। फंसे हुए परमाणु ऑप्टिकल-जाली प्रणालियों पर लागू क्वांटम गैस माइक्रोस्कोपी तकनीक उनके विकास के एकल-स्थल इमेजिंग संकल्प भी प्रदान कर सकती है।^[11]

विभिन्न ज्यामितियों में बीमों की अलग-अलग संख्या के साथ हस्तक्षेप करके, अलग-अलग जालीदार ज्यामिति बनाई जा सकती हैं। ये दो प्रतिप्रसारित बीमों के सरलतम मामले से लेकर एक आयामी जाली बनाने से लेकर हेक्सागोनल लैटिस जैसे अधिक जटिल ज्यामिति तक हैं। ऑप्टिकल लैटिस सिस्टम में उत्पादित की जा सकने वाली ज्यामिति की विविधता विभिन्न हैमिल्टनियनों के भौतिक अहसास की अनुमति देती है, जैसे बोस-हबर्ड मॉडल,^[4] कगोम लैटिस और सचदेव-ये-किताएव मॉडल,^[12] और ऑब्री-आंद्रे मॉडल। इन हेमिल्टनियों के प्रभाव में परमाणुओं के विकास का अध्ययन करके, हेमिल्टनियों के समाधान की अंतर्दृष्टि प्राप्त की जा सकती है। यह विशेष रूप से जटिल हैमिल्टन के लिए प्रासंगिक है जो सैद्धांतिक या संख्यात्मक तकनीकों का उपयोग करके आसानी से हल करने योग्य नहीं हैं, जैसे कि दृढ़ता से सहसंबद्ध प्रणालियों के लिए।

ऑप्टिकल घड़ियां

दुनिया की सबसे अच्छी परमाणु घड़ियां संकीर्ण वर्णक्रमीय रेखाओं को प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल लैटिस में फंसे परमाणुओं का उपयोग करती हैं जो डॉपलर प्रभाव और रिकॉइल से अप्रभावित हैं।^[13]^[14]

क्वांटम जानकारी

वे क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए आशाजनक अनुबंधक भी हैं।^[15]^[16]

एटम इंटरफेरोमेट्री

हिलती हुई ऑप्टिकल जाली - जहां जाली के चरण को संशोधित किया जाता है, जाली पैटर्न को आगे और पीछे स्कैन करने का कारण बनता है - जाली में फंसे परमाणुओं की गति की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इस नियंत्रण का उपयोग परमाणुओं को अलग-अलग गति की आबादी में विभाजित करने के लिए किया जाता है, उन्हें आबादी के बीच चरण के अंतर को जमा करने के लिए प्रचारित किया जाता है, और एक हस्तक्षेप पैटर्न का निर्माण करने के लिए उन्हें पुनः संयोजित किया जाता है।^[17]

अन्य उपयोग

ठंडे परमाणुओं को फँसाने के अलावा, झंझरी और फोटोनिक क्रिस्टल बनाने में ऑप्टिकल जाली का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। वे सूक्ष्म कणों को छांटने के लिए भी उपयोगी होते हैं,^[18] और सेल सरणियों को असेंबल करने के लिए उपयोगी हो सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

[:0-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 ^1.4 ^1.5 Grimm, Rudolf; Weidemüller, Matthias; Ovchinnikov, Yurii B. (2000), "Optical Dipole Traps for Neutral Atoms", Advances In Atomic, Molecular, and Optical Physics, Elsevier, pp. 95–170, arXiv:physics/9902072, doi:10.1016/s1049-250x(08)60186-x, ISBN 978-0-12-003842-8, S2CID 16499267, retrieved 2020-12-17

[2] Bloch, Immanuel (October 2005). "ऑप्टिकल लैटिस में अल्ट्राकोल्ड क्वांटम गैसें". Nature Physics. 1 (1): 23–30. Bibcode:2005NatPh...1...23B. doi:10.1038/nphys138. S2CID 28043590.

[3] Gebhard, Florian (1997). Mott मेटल-इंसुलेटर ट्रांज़िशन मॉडल और तरीके. Berlin [etc.]: Springer. ISBN 978-3-540-61481-4.

[:1-4] 4.0 ^4.1 Greiner, Markus; Mandel, Olaf; Esslinger, Tilman; Hänsch, Theodor W.; Bloch, Immanuel (January 3, 2002). "अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं की गैस में सुपरफ्लुइड से एमओटी इंसुलेटर तक क्वांटम चरण संक्रमण". Nature. 415 (6867): 39–44. Bibcode:2002Natur.415...39G. doi:10.1038/415039a. PMID 11780110. S2CID 4411344.

[5] Koetsier, Arnaud; Duine, R. A.; Bloch, Immanuel; Stoof, H. T. C. (2008). "Achieving the Néel state in an optical lattice". Phys. Rev. A. 77 (2): 023623. arXiv:0711.3425. Bibcode:2008PhRvA..77b3623K. doi:10.1103/PhysRevA.77.023623. S2CID 118519083.

[6] Fallani, Leonardo; Fort, Chiara; Lye, Jessica; Inguscio, Massimo (May 2005). "Bose-Einstein condensate in an optical lattice with tunable spacing: transport and static properties". Optics Express. 13 (11): 4303–4313. arXiv:cond-mat/0505029. Bibcode:2005OExpr..13.4303F. doi:10.1364/OPEX.13.004303. PMID 19495345. S2CID 27181534.

[7] Huckans, J. H. (December 2006). "Optical Lattices and Quantum Degenerate Rb-87 in Reduced Dimensions". University of Maryland Doctoral Dissertation.

[8] Li, T. C.; Kelkar,H.; Medellin, D.; Raizen, M. G. (April 3, 2008). "Real-time control of the periodicity of a standing wave: an optical accordion". Optics Express. 16 (8): 5465–5470. arXiv:0803.2733. Bibcode:2008OExpr..16.5465L. doi:10.1364/OE.16.005465. PMID 18542649. S2CID 11082498.

[9] Bakr, Waseem S.; Gillen, Jonathon I.; Peng, Amy; Fölling, Simon; Greiner, Markus (2009-11-05). "हबर्ड-शासन ऑप्टिकल जाली में एकल परमाणुओं का पता लगाने के लिए एक क्वांटम गैस माइक्रोस्कोप". Nature (in English). 462 (7269): 74–77. arXiv:0908.0174. Bibcode:2009Natur.462...74B. doi:10.1038/nature08482. ISSN 0028-0836. PMID 19890326. S2CID 4419426.

[10] Haller, Elmar; Hudson, James; Kelly, Andrew; Cotta, Dylan A.; Peaudecerf, Bruno; Bruce, Graham D.; Kuhr, Stefan (2015-09-01). "क्वांटम-गैस माइक्रोस्कोप में फ़र्मियन की एकल-परमाणु इमेजिंग". Nature Physics (in English). 11 (9): 738–742. arXiv:1503.02005. Bibcode:2015NatPh..11..738H. doi:10.1038/nphys3403. hdl:10023/8011. ISSN 1745-2473. S2CID 51991496.

[11] Bakr, Waseem S.; Gillen, Jonathon I.; Peng, Amy; Fölling, Simon; Greiner, Markus (November 2009). "हबर्ड-शासन ऑप्टिकल जाली में एकल परमाणुओं का पता लगाने के लिए एक क्वांटम गैस माइक्रोस्कोप". Nature (in English). 462 (7269): 74–77. arXiv:0908.0174. Bibcode:2009Natur.462...74B. doi:10.1038/nature08482. ISSN 1476-4687. PMID 19890326. S2CID 4419426.

[12] Wei, Chenan; Sedrakyan, Tigran (2021-01-29). "सचदेव-ये-कीताएव मॉडल के लिए ऑप्टिकल जाली मंच". Phys. Rev. A. 103 (1): 013323. arXiv:2005.07640. Bibcode:2021PhRvA.103a3323W. doi:10.1103/PhysRevA.103.013323. S2CID 234363891.

[13] Derevianko, Andrei; Katori, Hidetoshi (3 May 2011). "Colloquium : Physics of optical lattice clocks". Reviews of Modern Physics. 83 (2): 331–347. arXiv:1011.4622. Bibcode:2011RvMP...83..331D. doi:10.1103/RevModPhys.83.331. S2CID 29455812.

[14] "ये लैब". ये लैब.

[15] Brennen, Gavin K.; Caves, Carlton; Jessen, Poul S.; Deutsch, Ivan H. (1999). "ऑप्टिकल लैटिस में क्वांटम लॉजिक गेट्स". Phys. Rev. Lett. 82 (5): 1060–1063. arXiv:quant-ph/9806021. Bibcode:1999PhRvL..82.1060B. doi:10.1103/PhysRevLett.82.1060. S2CID 15297433.

[16] Yang, Bing; Sun, Hui; Hunag, Chun-Jiong; Wang, Han-Yi; Deng, Youjin; Dai, Han-Ning; Yuan, Zhen-Sheng; Pan, Jian-Wei (2020). "ऑप्टिकल लैटिस में अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं को ठंडा करना और उलझाना". Science. 369 (6503): 550–553. arXiv:1901.01146. Bibcode:2020Sci...369..550Y. doi:10.1126/science.aaz6801. PMID 32554628. S2CID 219901015.

[17] Weidner, C. A.; Anderson, Dana Z. (27 June 2018). "शेकेन-लैटिस इंटरफेरोमेट्री का प्रायोगिक प्रदर्शन". Physical Review Letters. 120 (26): 263201. arXiv:1801.09277. doi:10.1103/PhysRevLett.120.263201. PMID 30004774. S2CID 51625118.

[18] MacDonald, M. P.; Spalding, G. C.; Dholakia, K. (November 27, 2003). "एक ऑप्टिकल जाली में माइक्रोफ्लुइडिक छँटाई". Nature. 426 (6965): 421–424. Bibcode:2003Natur.426..421M. doi:10.1038/nature02144. PMID 14647376. S2CID 4424652.

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 [[एसी स्टार्क प्रभाव]] के कारण संदीप्त प्रकाश बलों की एक वैकल्पिक तस्वीर प्रक्रिया को एक संदीप्त रमन प्रक्रिया के रूप में देखने के लिए है, जहां परमाणु प्रतिप्रसारक लेजर बीम के बीच फोटोन का पुनर्वितरण करता है जो जाली का निर्माण करता है।  इस तस्वीर में, यह स्पष्ट है कि परमाणु केवल <math>\pm 2 \hbar k</math> की इकाइयों में जाली से संवेग प्राप्त कर सकते हैं, जहां <math>\hbar k</math> एक लेजर बीम के फोटॉन का संवेग है।<ref name=":0" />
 == तकनीकी चुनौतियाँ ==
-एक ऑप्टिकल द्विध्रुवीय जाल में परमाणुओं द्वारा अनुभव की जाने वाली ट्रैपिंग क्षमता कमजोर होती है, आमतौर पर 1 mK से नीचे। इस प्रकार परमाणुओं को ऑप्टिकल जाली में लोड करने से पहले काफी ठंडा किया जाना चाहिए। इसके लिए इस्तेमाल की जाने वाली कूलिंग तकनीकों में [[ मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल ]], [[डॉपलर शीतलन]], [[ ध्रुवीकरण ग्रेडिएंट कूलिंग ]], [[ रमन ठंडा ]], [[सुलझा हुआ साइडबैंड कूलिंग]] और [[ बाष्पीकरणीय शीतलन (परमाणु भौतिकी) ]] शामिल हैं।<ref name=":0" />
+एक ऑप्टिकल द्विध्रुवीय जाल में परमाणुओं द्वारा अनुभव की जाने वाली ट्रैपिंग क्षमता कमजोर होती है, आमतौर पर 1 एमके से नीचे। इस प्रकार परमाणुओं को ऑप्टिकल जालक में लोड करने से पहले उन्हें काफी ठंडा किया जाना चाहिए। इसके लिए इस्तेमाल की जाने वाली शीतलन तकनीकों में [[ मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल |मैग्नेटो-ऑप्टिकल]] ट्रैप, [[डॉपलर शीतलन]], [[ ध्रुवीकरण ग्रेडिएंट कूलिंग |ध्रुवीकरण ग्रेडिएंट शीतलन]], [[ रमन ठंडा |रमन]] शीतलन, सॉल्व्ड साइडबैंड शीतलन और [[ बाष्पीकरणीय शीतलन (परमाणु भौतिकी) |बाष्पीकरणीय शीतलन]] शामिल हैं।<ref name=":0" />
-एक बार ठंडे परमाणुओं को ऑप्टिकल जाली में लोड कर दिया जाता है, तो वे ऑप्टिकल जाली लेज़रों से फोटॉनों के सहज बिखरने जैसे विभिन्न तंत्रों द्वारा ताप का अनुभव करेंगे। ये तंत्र आम तौर पर ऑप्टिकल जाली प्रयोगों के जीवनकाल को सीमित करते हैं।<ref name=":0" />
+एक बार ठंडे परमाणुओं को ऑप्टिकल जाली में लोड कर दिया जाता है, तो वे ऑप्टिकल जाली लेजर से फोटॉन के सहज बिखरने जैसे विभिन्न तंत्रों द्वारा ताप का अनुभव करेंगे। ये तंत्र आम तौर पर ऑप्टिकल लैटिस प्रयोगों के जीवनकाल को सीमित करते हैं।<ref name=":0" />
+== फ्लाइट इमेजिंग का समय ==
+एक बार ठंडा होने और एक ऑप्टिकल जाली में फंसने के बाद, उन्हें हेरफेर किया जा सकता है या विकसित होने के लिए छोड़ा जा सकता है। सामान्य जोड़-तोड़ में काउंटरप्रोपेगेटिंग बीम, या जाली के आयाम मॉडुलन के बीच सापेक्ष चरण को अलग करके ऑप्टिकल जाली के "हिलाना" शामिल है। जाली क्षमता और किसी भी हेरफेर के जवाब में विकसित होने के बाद, परमाणुओं को अवशोषण इमेजिंग के माध्यम से चित्रित किया जा सकता है।
+एक सामान्य अवलोकन तकनीक उड़ान (टीओएफ) इमेजिंग का समय है। टीओएफ इमेजिंग पहले जाली क्षमता में परमाणुओं के विकसित होने के लिए कुछ समय की प्रतीक्षा करके काम करती है, फिर जाली क्षमता को बंद कर देती है (एओएम के साथ लेजर पावर को बंद करके)। अब मुक्त हुए परमाणु, उनके संवेग के अनुसार अलग-अलग दरों पर फैलते हैं। समय की मात्रा को नियंत्रित करके परमाणुओं को विकसित होने की अनुमति दी जाती है, परमाणुओं द्वारा यात्रा की जाने वाली दूरी से पता चलता है कि जब जाली को बंद कर दिया गया था तो उनकी गति की स्थिति क्या रही होगी।  क्योंकि जाली में परमाणु केवल <math>\pm 2 \hbar k</math> द्वारा संवेग में परिवर्तन कर सकते हैं, एक ऑप्टिकल-जाली प्रणाली की एक टीओएफ छवि में एक विशेषता पैटर्न पल <math>\pm 2 n \hbar k</math> जहां <math>n \in \mathbb{Z}</math> पर जाली अक्ष के साथ उच्चता की एक श्रृंखला है। टीओएफ इमेजिंग का उपयोग करते हुए, जाली में परमाणुओं का गति वितरण निर्धारित किया जा सकता है। इन-सीटू अवशोषण छवियों (अभी भी जाली के साथ लिया गया) के साथ संयुक्त, यह फंसे हुए परमाणुओं के चरण अंतरिक्ष घनत्व को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त है, बोस-आइंस्टीन संघनन के निदान के लिए एक महत्वपूर्ण मीट्रिक (या अधिक सामान्यतः, पदार्थ के क्वांटम पतित चरणों का गठन)।
-== उड़ान इमेजिंग का समय ==
+== उपयोग ==
-एक बार ठंडा होने और एक ऑप्टिकल जाली में फंस जाने के बाद, उन्हें हेरफेर किया जा सकता है या विकसित होने के लिए छोड़ दिया जा सकता है। सामान्य जोड़-तोड़ में काउंटरप्रॉपगेटिंग बीम, या जाली के आयाम मॉडुलन के बीच सापेक्ष चरण को अलग करके ऑप्टिकल जाली को हिलाना शामिल है। जाली क्षमता और किसी भी जोड़तोड़ के जवाब में विकसित होने के बाद, परमाणुओं को अवशोषण इमेजिंग के माध्यम से चित्रित किया जा सकता है।
-एक सामान्य अवलोकन तकनीक उड़ान का समय (TOF) इमेजिंग है। टीओएफ इमेजिंग पहले जाली क्षमता में परमाणुओं के विकसित होने के लिए कुछ समय की प्रतीक्षा करके काम करती है, फिर जाली क्षमता को बंद कर देती है (एओएम के साथ लेजर शक्ति को बंद करके)। परमाणु, जो अब मुक्त हैं, अपने संवेग के अनुसार अलग-अलग दरों पर फैलते हैं। समय की मात्रा को नियंत्रित करके परमाणुओं को विकसित होने की अनुमति दी जाती है, परमाणुओं के मानचित्रों द्वारा यात्रा की जाने वाली दूरी पर जाली बंद होने पर उनकी गति की स्थिति क्या रही होगी। क्योंकि जाली में परमाणु केवल संवेग में परिवर्तन कर सकते हैं <math>\pm 2 \hbar k</math>, एक ऑप्टिकल-जाली प्रणाली की टीओएफ छवि में एक विशिष्ट पैटर्न पल में जाली अक्ष के साथ चोटियों की एक श्रृंखला है <math>\pm 2 n \hbar k</math>, जहाँ <math>n \in \mathbb{Z}</math>. टीओएफ इमेजिंग का उपयोग करके, जाली में परमाणुओं का संवेग वितरण निर्धारित किया जा सकता है। इन-सीटू अवशोषण छवियों के साथ संयुक्त (अभी भी जाली के साथ लिया गया), यह फंसे हुए परमाणुओं के चरण अंतरिक्ष घनत्व को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त है, बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के निदान के लिए एक महत्वपूर्ण मीट्रिक। बोस-आइंस्टीन संघनन (या अधिक आम तौर पर, पदार्थ के क्वांटम पतित चरणों का गठन)।
+=== क्वांटम अनुकरण ===
+ऑप्टिकल लैटिस में परमाणु एक आदर्श क्वांटम सिस्टम प्रदान करते हैं जहां सभी पैरामीटर नियंत्रित किए जा सकते हैं। क्योंकि परमाणुओं को सीधे चित्रित किया जा सकता है - ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के साथ कुछ करना मुश्किल है - उनका उपयोग उन प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो वास्तविक क्रिस्टल में निरीक्षण करना मुश्किल हैं। फंसे हुए परमाणु ऑप्टिकल-जाली प्रणालियों पर लागू क्वांटम गैस माइक्रोस्कोपी तकनीक उनके विकास के एकल-स्थल इमेजिंग संकल्प भी प्रदान कर सकती है।<ref>{{Cite journal|last1=Bakr|first1=Waseem S.|last2=Gillen|first2=Jonathon I.|last3=Peng|first3=Amy|last4=Fölling|first4=Simon|last5=Greiner|first5=Markus|date=November 2009|title=हबर्ड-शासन ऑप्टिकल जाली में एकल परमाणुओं का पता लगाने के लिए एक क्वांटम गैस माइक्रोस्कोप|url=https://www.nature.com/articles/nature08482|journal=Nature|language=en|volume=462|issue=7269|pages=74–77|doi=10.1038/nature08482|pmid=19890326 |issn=1476-4687|arxiv=0908.0174|bibcode=2009Natur.462...74B |s2cid=4419426 }}</ref>
-== उपयोग ==
+विभिन्न ज्यामितियों में बीमों की अलग-अलग संख्या के साथ हस्तक्षेप करके, अलग-अलग जालीदार ज्यामिति बनाई जा सकती हैं। ये दो प्रतिप्रसारित बीमों के सरलतम मामले से लेकर एक आयामी जाली बनाने से लेकर हेक्सागोनल लैटिस जैसे अधिक जटिल ज्यामिति तक हैं। ऑप्टिकल लैटिस सिस्टम में उत्पादित की जा सकने वाली ज्यामिति की विविधता विभिन्न हैमिल्टनियनों के भौतिक अहसास की अनुमति देती है, जैसे बोस-हबर्ड मॉडल,<ref name=":1" /> कगोम लैटिस और सचदेव-ये-किताएव मॉडल,<ref>{{Cite journal|last1=Wei|first1=Chenan|last2=Sedrakyan|first2=Tigran|date=2021-01-29|title=सचदेव-ये-कीताएव मॉडल के लिए ऑप्टिकल जाली मंच|journal=Phys. Rev. A|volume=103|issue=1|pages=013323|doi=10.1103/PhysRevA.103.013323|arxiv=2005.07640|bibcode=2021PhRvA.103a3323W|s2cid=234363891 }}</ref> और ऑब्री-आंद्रे मॉडल।  इन हेमिल्टनियों के प्रभाव में परमाणुओं के विकास का अध्ययन करके, हेमिल्टनियों के समाधान की अंतर्दृष्टि प्राप्त की जा सकती है। यह विशेष रूप से जटिल हैमिल्टन के लिए प्रासंगिक है जो सैद्धांतिक या संख्यात्मक तकनीकों का उपयोग करके आसानी से हल करने योग्य नहीं हैं, जैसे कि दृढ़ता से सहसंबद्ध प्रणालियों के लिए।
-=== क्वांटम सिमुलेशन ===
-ऑप्टिकल जालक में परमाणु एक आदर्श क्वांटम प्रणाली प्रदान करते हैं जहां सभी मापदंडों को नियंत्रित किया जा सकता है। क्योंकि परमाणुओं को सीधे चित्रित किया जा सकता है - ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के साथ कुछ करना मुश्किल है - उनका उपयोग उन प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो वास्तविक क्रिस्टल में निरीक्षण करना मुश्किल होता है। फंसे हुए परमाणु ऑप्टिकल-जाली प्रणालियों पर लागू क्वांटम गैस माइक्रोस्कोपी तकनीक उनके विकास के एकल-साइट इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन भी प्रदान कर सकती है।<ref>{{Cite journal|last1=Bakr|first1=Waseem S.|last2=Gillen|first2=Jonathon I.|last3=Peng|first3=Amy|last4=Fölling|first4=Simon|last5=Greiner|first5=Markus|date=November 2009|title=हबर्ड-शासन ऑप्टिकल जाली में एकल परमाणुओं का पता लगाने के लिए एक क्वांटम गैस माइक्रोस्कोप|url=https://www.nature.com/articles/nature08482|journal=Nature|language=en|volume=462|issue=7269|pages=74–77|doi=10.1038/nature08482|pmid=19890326 |issn=1476-4687|arxiv=0908.0174|bibcode=2009Natur.462...74B |s2cid=4419426 }}</ref>
-विभिन्न ज्यामितियों में बीमों की अलग-अलग संख्या में हस्तक्षेप करके, अलग-अलग जाली ज्यामिति बनाई जा सकती हैं। ये एक आयामी जाली बनाने वाले दो प्रतिप्रचारक बीमों के सरलतम मामले से लेकर हेक्सागोनल जाली जैसे अधिक जटिल ज्यामिति तक हैं। ऑप्टिकल लैटिस सिस्टम में उत्पादित की जा सकने वाली ज्यामिति की विविधता विभिन्न हैमिल्टनियों के भौतिक अहसास की अनुमति देती है, जैसे कि बोस-हबर्ड मॉडल,<ref name=":1" />[[कगोम जाली]] और सचदेव-ये-कितैव मॉडल,<ref>{{Cite journal|last1=Wei|first1=Chenan|last2=Sedrakyan|first2=Tigran|date=2021-01-29|title=सचदेव-ये-कीताएव मॉडल के लिए ऑप्टिकल जाली मंच|journal=Phys. Rev. A|volume=103|issue=1|pages=013323|doi=10.1103/PhysRevA.103.013323|arxiv=2005.07640|bibcode=2021PhRvA.103a3323W|s2cid=234363891 }}</ref> और ऑब्री-आंद्रे मॉडल। इन हैमिल्टनियनों के प्रभाव में परमाणुओं के विकास का अध्ययन करके, हैमिल्टनियन के समाधान के बारे में अंतर्दृष्टि प्राप्त की जा सकती है। यह जटिल हैमिल्टनवासियों के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है जो सैद्धांतिक या संख्यात्मक तकनीकों का उपयोग करके आसानी से हल करने योग्य नहीं हैं, जैसे कि दृढ़ता से सहसंबद्ध प्रणालियों के लिए।
 === ऑप्टिकल घड़ियां ===
-दुनिया की सबसे अच्छी परमाणु घड़ियां संकीर्ण वर्णक्रमीय रेखाओं को प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल लैटिस में फंसे परमाणुओं का उपयोग करती हैं जो डॉप्लर प्रभाव और परमाणु पुनरावृत्ति से अप्रभावित हैं।<ref>{{cite journal|last1=Derevianko|first1=Andrei|last2=Katori|first2=Hidetoshi|date=3 May 2011|title=Colloquium : Physics of optical lattice clocks|journal=Reviews of Modern Physics|volume=83|issue=2|pages=331–347|arxiv=1011.4622|bibcode=2011RvMP...83..331D|doi=10.1103/RevModPhys.83.331|s2cid=29455812 }}</ref><ref>{{cite web|title=ये लैब|url=http://jila.colorado.edu/yelabs/research/ultracold-strontium|website=ये लैब}}</ref>
+दुनिया की सबसे अच्छी परमाणु घड़ियां संकीर्ण वर्णक्रमीय रेखाओं को प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल लैटिस में फंसे परमाणुओं का उपयोग करती हैं जो डॉपलर प्रभाव और रिकॉइल से अप्रभावित हैं।<ref>{{cite journal|last1=Derevianko|first1=Andrei|last2=Katori|first2=Hidetoshi|date=3 May 2011|title=Colloquium : Physics of optical lattice clocks|journal=Reviews of Modern Physics|volume=83|issue=2|pages=331–347|arxiv=1011.4622|bibcode=2011RvMP...83..331D|doi=10.1103/RevModPhys.83.331|s2cid=29455812 }}</ref><ref>{{cite web|title=ये लैब|url=http://jila.colorado.edu/yelabs/research/ultracold-strontium|website=ये लैब}}</ref>
 === [[क्वांटम जानकारी]] ===
-वे क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए आशाजनक उम्मीदवार भी हैं।<ref>{{cite journal | last=Brennen | first=Gavin K. |author2=Caves, Carlton |author3=Jessen, Poul S. |author4= Deutsch, Ivan H.  | title=ऑप्टिकल लैटिस में क्वांटम लॉजिक गेट्स| journal=Phys. Rev. Lett.| volume=82 | issue=5 | pages=1060–1063 | year=1999 | doi=10.1103/PhysRevLett.82.1060 | bibcode=1999PhRvL..82.1060B|arxiv = quant-ph/9806021 | s2cid=15297433 }}</ref><ref>{{cite journal | last=Yang | first=Bing |author2=Sun, Hui |author3=Hunag, Chun-Jiong |author4= Wang, Han-Yi |author5= Deng, Youjin |author6= Dai, Han-Ning |author7= Yuan, Zhen-Sheng |author8= Pan, Jian-Wei | title=ऑप्टिकल लैटिस में अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं को ठंडा करना और उलझाना| journal=Science | volume=369| issue=6503 | pages=550–553 | year=2020| doi=10.1126/science.aaz6801 | pmid=32554628 | bibcode=2020Sci...369..550Y| arxiv=1901.01146 | s2cid=219901015 }}</ref>
+वे क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए आशाजनक अनुबंधक भी हैं।<ref>{{cite journal | last=Brennen | first=Gavin K. |author2=Caves, Carlton |author3=Jessen, Poul S. |author4= Deutsch, Ivan H.  | title=ऑप्टिकल लैटिस में क्वांटम लॉजिक गेट्स| journal=Phys. Rev. Lett.| volume=82 | issue=5 | pages=1060–1063 | year=1999 | doi=10.1103/PhysRevLett.82.1060 | bibcode=1999PhRvL..82.1060B|arxiv = quant-ph/9806021 | s2cid=15297433 }}</ref><ref>{{cite journal | last=Yang | first=Bing |author2=Sun, Hui |author3=Hunag, Chun-Jiong |author4= Wang, Han-Yi |author5= Deng, Youjin |author6= Dai, Han-Ning |author7= Yuan, Zhen-Sheng |author8= Pan, Jian-Wei | title=ऑप्टिकल लैटिस में अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं को ठंडा करना और उलझाना| journal=Science | volume=369| issue=6503 | pages=550–553 | year=2020| doi=10.1126/science.aaz6801 | pmid=32554628 | bibcode=2020Sci...369..550Y| arxiv=1901.01146 | s2cid=219901015 }}</ref>
 === एटम इंटरफेरोमेट्री ===
 हिलती हुई ऑप्टिकल जाली - जहां जाली के चरण को संशोधित किया जाता है, जाली पैटर्न को आगे और पीछे स्कैन करने का कारण बनता है - जाली में फंसे परमाणुओं की गति की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इस नियंत्रण का उपयोग परमाणुओं को अलग-अलग गति की आबादी में विभाजित करने के लिए किया जाता है, उन्हें आबादी के बीच चरण के अंतर को जमा करने के लिए प्रचारित किया जाता है, और एक हस्तक्षेप पैटर्न का निर्माण करने के लिए उन्हें पुनः संयोजित किया जाता है।<ref>{{cite journal |last1=Weidner |first1=C. A. |last2=Anderson |first2=Dana Z. |title=शेकेन-लैटिस इंटरफेरोमेट्री का प्रायोगिक प्रदर्शन|journal=Physical Review Letters |date=27 June 2018 |volume=120 |issue=26 |pages=263201 |doi=10.1103/PhysRevLett.120.263201|pmid=30004774 |arxiv=1801.09277 |s2cid=51625118 }}</ref>
 === अन्य उपयोग ===
 ठंडे परमाणुओं को फँसाने के अलावा, झंझरी और [[फोटोनिक क्रिस्टल]] बनाने में ऑप्टिकल जाली का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। वे सूक्ष्म कणों को छांटने के लिए भी उपयोगी होते हैं,<ref>{{cite journal|last=MacDonald|first=M. P.|author2-link=Gabriel Spalding|author2=Spalding, G. C.|author3=Dholakia, K.|date=November 27, 2003|title=एक ऑप्टिकल जाली में माइक्रोफ्लुइडिक छँटाई|journal=Nature|volume=426|issue=6965|pages=421–424|bibcode=2003Natur.426..421M|doi=10.1038/nature02144|pmid=14647376|s2cid=4424652 }}</ref> और सेल सरणियों को असेंबल करने के लिए उपयोगी हो सकता है।

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Contents

मापदंड

संभावित गहराई पर नियंत्रण

आवर्तिता का नियंत्रण

संचालन का सिद्धांत

तकनीकी चुनौतियाँ

फ्लाइट इमेजिंग का समय

उपयोग

क्वांटम अनुकरण

ऑप्टिकल घड़ियां

क्वांटम जानकारी

एटम इंटरफेरोमेट्री

अन्य उपयोग

यह भी देखें

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संभावित गहराई पर नियंत्रण

आवर्तिता का नियंत्रण

संचालन का सिद्धांत

तकनीकी चुनौतियाँ

फ्लाइट इमेजिंग का समय

उपयोग

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ऑप्टिकल घड़ियां

क्वांटम जानकारी

एटम इंटरफेरोमेट्री

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