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  5. Efficient multipole representation for matter-wave optics
 
  • Details
2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Efficient multipole representation for matter-wave optics

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Hauptpublikation
014406_1_5.0174884.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.79 MB
TUDa URI
tuda/15428
URN
urn:nbn:de:tuda-tuda-154288
Autor:innen
Teske, Jan ORCID 0009-0000-4095-304X
Walser, Reinhold ORCID 0000-0003-4937-1008
Kurzbeschreibung (Abstract)

Technical optics with matter waves requires a universal description of three-dimensional traps, lenses, and complex matter-wave fields. In analogy to the two-dimensional Zernike expansion in beam optics, we present a three-dimensional multipole expansion for Bose-condensed matter waves and optical devices. We characterize real magnetic chip traps, optical dipole traps, and the complex matter-wave field in terms of spherical harmonics and radial Stringari polynomials. We illustrate this procedure for typical harmonic model potentials as well as real magnetic and optical dipole traps. Eventually, we use the multipole expansion to characterize the aberrations of a ballistically interacting expanding Bose–Einstein condensate in (3 + 1) dimensions. In particular, we find deviations from the quadratic phase ansatz in the popular scaling approximation. The scheme is data efficient by representing millions of complex amplitudes of a field on a Cartesian grid in terms of a low order multipole expansion without precision loss. This universal multipole description of aberrations can be used to optimize matterwave optics setups, for example, in matter-wave interferometers.

Freie Schlagworte

Bose-Einstein condens...

Interferometry

Multipole expansion

Atom optics

Matter waves

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Typ des Artikels
Wissenschaftlicher Artikel
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
AVS Quantum Science
Jahrgang der Zeitschrift
6
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2639-0213
Verlag
AIP Publishing
Ort der Erstveröffentlichung
Melville, NY
Datum der Erstveröffentlichung
01.03.2024
Verlags-DOI
10.1116/5.0174884
Zusätzliche Infomationen
Note: This paper is part of the Large Scale Quantum Detectors Special Issue.

This work was supported by the DLR German Aerospace Center with funds provided by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi) under Grant Nos. 50WM1957 and 50WM2250E.
...ist identisch zu Verlagsversion
https://pubs.aip.org/avs/aqs/article/6/1/014406/3268045/Efficient-multipole-representation-for-matter-wave
Artikel-ID
014406

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