Fast single atom imaging for optical lattice arrays
Abstract: High-resolution fluorescence imaging of ultracold atoms and molecules is paramount to performing quantum simulation and computation in optical lattices and tweezers. Imaging durations in these experiments typically range from a millisecond to a second, significantly limiting the cycle time. In this work, we present fast, 2.4 microseconds single-atom imaging in lattices, with 99.4% fidelity - pushing the readout duration of neutral atom quantum platforms to be close to that of superconducting qubit platforms. Additionally, we thoroughly study the performance of accordion lattices. We also demonstrate number-resolved imaging without parity projection, which will facilitate experiments such as the exploration of high-filling phases in the extended Bose-Hubbard models, multi-band or SU(N) Fermi-Hubbard models, and quantum link models.
- C. Gross and W. S. Bakr, Nature Physics 17, 1316 (2021).
- A. Kaufman and K.-K. Ni, Nature Physics 17, 1324 (2021).
- K. D. Nelson, X. Li, and D. S. Weiss, Nature Physics 3, 556 (2007).
- G. Phelps, Doctoral dissertation (2019).
- E. J. Meier, F. A. An, and B. Gadway, Phys. Rev. A 93, 051602 (2016).
- W. P. Su, J. R. Schrieffer, and A. J. Heeger, Phys. Rev. Lett. 42, 1698 (1979).
- P. Weinberg and M. Bukov, SciPost Phys. 7, 020 (2019).
- A. Krahn, Doctoral dissertation (2021).
- J. J. McClelland and J. L. Hanssen, Phys. Rev. Lett. 96, 143005 (2006).
- G. Dopf, A. Muramatsu, and W. Hanke, Phys. Rev. B 41, 9264 (1990).
- S.-S. B. Lee, J. von Delft, and A. Weichselbaum, Phys. Rev. B 97, 165143 (2018).
- E. G. Dalla Torre, E. Berg, and E. Altman, Phys. Rev. Lett. 97, 260401 (2006).
- S. Wili, T. Esslinger, and K. Viebahn, New Journal of Physics 25, 033037 (2023).
- N. Batra and G. Sheet, Resonance 25, 765 (2020).
- F. Campaioli, J. H. Cole, and H. Hapuarachchi, arXiv 2303, 16449 (2023).
- J. Johansson, P. Nation, and F. Nori, Computer Physics Communications 184, 1234 (2013).
- J. P. Gordon and A. Ashkin, Phys. Rev. A 21, 1606 (1980).
- A. Hebert, Doctoral dissertation (2021).
- R. G. Littlejohn, Emission and absorption of radiation (2020).
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.
