梁明远MINGYUAN LIANG

RESOURCE BAY

资源库 · 把常用数值搬上台面

面向中性原子实验与量子纠错研究的日常工具集:两台交互计算器、跃迁与常数速查表、从教材到前沿的学习路径、 二十余个专业软件与全部领域入口。数值均注明出处,以原始文献为准。

2 台交互计算器1 台光束传播模拟器13 条跃迁速查11 个物理常数5 阶学习路径19 个工具 · 16 个领域链接

01 · CALCULATORS

交互计算器 / ESTIMATE ON THE FLY

拖动滑杆实时估算:阻塞半径决定阵列间距与门串扰,阱深与散射率决定捕获寿命。

RYDBERG BLOCKADE CALCULATOR

70S · C₆/2π 约定
Rb=(∣C6∣Ω)1/6,V(r)=C6r6R_b = \left(\dfrac{|C_6|}{\Omega}\right)^{1/6},\qquad V(r) = \dfrac{C_6}{r^6}

阻塞半径 R_b

7.74

µm

V(a) @ 间距 a

211

MHz (2π·)

V(a)/Ω

52.7

强阻塞 STRONG

V(a)/Ω ≫ 1,相邻激发可视为完全抑制(判据:V(a)/Ω ≥ 10 强阻塞)

ABR_b = 7.7 µma = 4.0 µm
▸其他态的精确 C₆:用 ARC 库计算
from arc import Rubidium87   # pip install ARC-Alkali-Rydberg-Calculator

atom = Rubidium87()
c6 = atom.getC6Term(70, 0, 0.5, 70, 0, 0.5)  # GHz·µm⁶
print(f"C6(70S) = {c6:.1f} GHz·µm⁶")

70S 预设取 Bloqade.jl/Harvard 惯用值 C₆/2π = 862 690 MHz·µm⁶;标度律 C₆ ∝ (n*)¹¹ 可粗换算,精确值请以 ARC 或原文献为准。

OPTICAL TWEEZER CALCULATOR

两能级近似 · Grimm RMP 2000
U=3πc22ω03⋅ΓΔ⋅I0,I0=2Pπw02U = \dfrac{3\pi c^2}{2\omega_0^3}\cdot\dfrac{\Gamma}{\Delta}\cdot I_0,\qquad I_0 = \dfrac{2P}{\pi w_0^2}

阱深 U/k_B

821

µK

势阱深度 U/h

17.1

MHz

径向频率 f_r

89.2

kHz

瑞利长度 z_R

0.00

µm

微分散射率 Γ_sc = (Γ/Δ)(U/ħ)

6.37 s⁻¹ / atom

≈ 每 0 秒散射 1 个光子
ωr=4Umw02,zR=πw02λ\omega_r = \sqrt{\dfrac{4U}{m w_0^2}},\qquad z_R = \dfrac{\pi w_0^2}{\lambda}

⚠ 两能级近似仅用于量级估算:Rb/Cs 在 1064 nm 的精确阱深需对 D1、D2 及反旋项求和(Safronova 极化率计算),典型偏差 10–30%。蓝失谐 (Δ>0) 时 U 为负,形成势垒。

C₆ ∝ (n*)¹¹

主量子数越大,范德瓦尔斯相互作用急剧增强

R_b ∝ (n*)^(11/6) · Ω^(-1/6)

阻塞半径随 n 缓慢增长、随 Rabi 频率缓慢减小

τ ∝ (n*)³

里德堡态辐射寿命近似按立方增长

02 · SIMULATOR

高斯光束传播模拟器 / ABCD RAY TRANSFER

透镜 / 反射镜 / 介质平板自由搭建光路,束腰 w(z) 与波前 R(z) 拖拽实时演化 —— 扩束、准直、腔模匹配先在浏览器里画一遍。

GAUSSIAN BEAM SIMULATOR · SELF-HOSTED

高斯光束传播模拟器

在浏览器里搭光路:透镜、球面镜、介质平板与通用 ABCD 元件自由组合, 束腰 / 波前 / 发散角随光路实时演化 —— 设计扩束系统、估算腔模匹配、 核对光镊光路传播,都可以直接画出来。

  • ABCD 矩阵级联传播,复参数 q 全程演化
  • 画布直接拖拽透镜 / 反射镜 / 介质平板,实时重算
  • Plotly 交互曲线:束腰 w(z) 与波前曲率半径 R(z)
  • 参数表内联编辑 + CSV 数据导出 + 光路 XML 存取

首次加载约 3.5 MB(含 Plotly)· 之后浏览器缓存

新窗口独立打开

03 · QUICK REFERENCE

原子跃迁速查表 / SPECTRAL ATLAS

四种平台物种 + 通用光镊波长。线宽数值以 Steck 手册与 NIST ASD 为准。

物种跃迁λ线宽用途
Rb-87D2 · 5S₁/₂ → 5P₃/₂780.241 nmΓ/2π ≈ 6.07 MHz冷却 / 成像 / 里德堡第一跃迁
Rb-87D1 · 5S₁/₂ → 5P₁/₂794.979 nmΓ/2π ≈ 5.75 MHz冷却 / 光抽运
Rb-87里德堡双光子 5S → 5P → nS/nD780 + 480 nm—中间态失谐按实验选取(常 +2π×1–2 GHz)
Cs-133D2 · 6S₁/₂ → 6P₃/₂852.347 nmΓ/2π ≈ 5.23 MHz冷却 / 成像
Yb-171¹S₀ → ¹P₁399 nmΓ/2π ≈ 29 MHz蓝色强跃迁 MOT / 快速成像
Yb-171¹S₀ → ³P₁ (互组合线)555.8 nmΓ/2π ≈ 182 kHz绿色窄线冷却(本站 Thompson 组主题色)
Yb-171¹S₀ → ³P₀ (钟跃迁)578 nm禁戒(mHz 级)光钟 / 核自旋量子比特
Sr-87/88¹S₀ → ¹P₁461 nmΓ/2π ≈ 30 MHz蓝色 MOT(Endres 组路线)
Sr-87/88¹S₀ → ³P₁689 nmΓ/2π ≈ 7.5 kHz红色窄线 MOT
Sr-87/88¹S₀ → ³P₀ (钟跃迁)698 nm禁戒(mHz 级)光钟 / 光镊钟
通用远失谐光镊 (Rb/Cs)1064 nm—偶极阱 / 光镊(红失谐 hundreds THz)
通用Sr 魔术波长光镊813 nm—钟跃迁微分频移为零
通用Yb 魔术波长光晶格≈759 nm—¹S₀–³P₀ 微分频移为零

光谱语义 · 本站配色即真实谱线

  • 780 nm · Rb D2 冷却光

    laser-red · 主强调色

    #FF3366
  • 852 nm · Cs D2 冷却光

    laser-red 深档

    #E11D48
  • 1064 nm · 偶极阱 / 光镊捕获光

    tweezer-amber

    #F59E0B
  • 556 nm · Yb 互组合绿线

    Thompson 组主题色

    #2DD4BF
  • 480 nm · 里德堡跃迁蓝光 (π)

    rydberg-blue

    #38BDF8
  • 420 nm · 里德堡跃迁紫光 (σ)

    rydberg-violet

    #6366F1

04 · CONSTANTS

物理常数速查 / SI 2019

c

真空光速

299 792 458

m·s⁻¹ (精确)

h

普朗克常量

6.626 070 15 × 10⁻³⁴

J·s (精确)

ħ

约化普朗克常量

1.054 571 817 × 10⁻³⁴

J·s

e

元电荷

1.602 176 634 × 10⁻¹⁹

C (精确)

k_B

玻尔兹曼常量

1.380 649 × 10⁻²³

J·K⁻¹ (精确)

a₀

玻尔半径

5.291 772 109 03 × 10⁻¹¹

m

α⁻¹

精细结构常数倒数

137.035 999 084

无量纲

μ_B

玻尔磁子

9.274 010 0783 × 10⁻²⁴

J·T⁻¹

m(Rb-87)

铷-87 原子质量

1.443 160 60 × 10⁻²⁵

kg (86.909 1805 u)

m(Cs-133)

铯-133 原子质量

2.206 946 95 × 10⁻²⁵

kg (132.905 451 96 u)

1 u

原子质量单位

1.660 539 066 60 × 10⁻²⁷

kg

05 · LEARNING PATH

中性原子量子计算学习路径 / FROM QM TO FRONTIER

五个阶段,从量子力学地基到前沿追踪:每一步都给出「一本教材 + 一份综述 + 一个可上手的入口」。

STAGE 01

量子力学与原子物理地基

先把量子力学、原子结构与激光冷却的语言体系建立起来。

教材Sakurai / Griffiths《量子力学》态矢量、微扰论、角动量 —— 一切的原点
教材Foot《Atomic Physics》原子物理 + 激光冷却本科圣经
教材Metcalf & van der Straten《Laser Cooling and Trapping》冷却/囚禁物理的标准教材
数据Steck 碱金属数据手册 (Rb-87/Rb-85/Cs)所有跃迁/线宽/Isat 免费权威速查

06 · TOOLCHAIN

软件工具库 / OPEN-SOURCE ARSENAL

从里德堡 C₆ 精确计算到 SLM 全息生成、从 Clifford 电路采样到实验时序控制 —— 领域标配开源工具全景。

07 · CALENDAR

学术日历 / WHERE TO SHOW UP

会议、暑期学校与期刊的节奏表 —— 论文该投哪里、报告该赶哪场,一目了然。

会议与暑期学校

  • QIP

    每年 1–2 月

    量子信息旗舰会议(轮办官网,搜索 “QIP conference + 年份”)

  • APS March Meeting

    每年 3 月

    凝聚态与量子信息最大集会,中性原子多场专题

  • DAMOP

    每年 5–6 月

    AMO 物理旗舰会议 —— 中性原子主战场

  • QCMC

    每两年

    量子通信、测量与计算大会

  • Boulder School

    每年暑期

    量子信息暑期学校(耶鲁/科罗拉多,讲义全部公开)

期刊与预印本

数据来源:Steck 碱金属数据手册(steck.us/alkalidata)· NIST ASD · Bloqade.jl 教程(C₆ 约定)· ARC 文档 · Grimm et al. Rev. Mod. Phys. 72, 1013 (2000)(阱深公式)· Gallagher《Rydberg Atoms》(标度律)。本页所有数值仅供快速估算,正式使用请回溯原始文献。发现数值错误?欢迎在手记中勘误。