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Combining red and blue-detuned optical potentials to form a Lamb-Dicke trap for a single neutral atom

【摘要】:正We propose and demonstrate a scheme for strong radial confinement of a single neutral atom in a bichromatic far-off resonance optical dipole trap(BFORT). The BFORT is composed of a blue-detuned Laguerre-Gaussian LG10 beam and a red-detuned Gaussian beam.The trapping radial dimension of a single atom trapped in the Gaussian FORT can be greatly compressed by imposing a blue-detuned Laguerre-Gaussian LG10 beam with a moderate potential depth.By modulating the potential depth of the Gaussian FORT we observed resonant and parametric excitation of the oscillatory motion of a single atom and obtained the oscillation frequencies that fit our theoretical model well.The frequency measurement shows that effective trapping dimension can be much sharper than that from a diffraction-limited microscopic objective.Then we theoretically show that the added scattering rate due to imposing blue-detuned light is negligible when the temperature of the single atoms is close to ground state temperature.Thus,we conclude that the BFORT is a suitable Lamb-Dicke trap for further cooling a single neutral atom to the motional ground state and finding application in quantum information progressing.

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