Fermionic collective excitations in a lattice gas of Rydberg atoms
研究了激光驱动下大间距环晶格中里德伯原子气体的多体量子态。如果激光驱动比里德伯态之间的范德华相互作用强得多，那么这些多体态就是集体费米激发。第一激发态是在整个晶格上延伸的自旋波。我们证明，我们的系统允许研究费米子在存在的障碍，虽然没有外部原子运动发生。我们分析了这种无序如何影响费米子态的激发特性。我们的工作显示了一条通往创建复杂的多粒子状态与原子在晶格中的路线。
2009-09-15 quant-ph
Evidence for coherent collective Rydberg excitation in the strong blockade regime
单量子层面上的封锁效应是单电子晶体管等量子器件的核心。阻断机制基于强相互作用，如单电子情况下的库仑相互作用。激发到里德伯态的中性原子经历异常的强相互作用，导致相应的里德伯原子的阻塞效应。在本文中，我们报告了我们的测量一个强大的范德华封锁，表明只有一个封锁体积内的几千个原子可以被激发。此外，我们的实验结果表明，磁捕获的超冷原子到里德堡态的激发的相干性，确认预测的集体拉比频率对介观系统尺寸的平方根的依赖性。这种集体相干行为对于所有只能携带一个激发量子的介观系统是通用的。
2007-06-19 quant-ph
Many-body Rabi oscillations of Rydberg excitation in small mesoscopic samples
我们研究超冷介观系统中里德堡激发的集体性质。里德伯原子之间的强相互作用影响激发过程，并在激发原子之间施加关联。里德堡激发的集体行为表现为多体拉比振荡、原子间的空间关联以及激发原子数的涨落。我们通过数值求解多体薛定谔方程来详细研究这些现象。
2008-01-15 quant-ph
Microwave control of collective quantum jump statistics of a dissipative Rydberg gas
研究激光驱动的耗散里德伯气体在双稳态区域的集体跳跃统计，通过双音微波场控制跳跃时间分布，产生次谐波峰值，无需精细调节或超冷温度，可用于量子传感与计量。
2024-02-07 quant-ph
Single-shot measurement of a Rydberg superatom via collective photon burst
在里德伯偶极相互作用下，介观原子系综可以表现为二能级单原子的行为，形成所谓的超原子图像。它是量子信息科学中一个潜在的强有力的候选者，特别是通过集体增强与单光子有效耦合，这对于构建量子互联网连接远程量子计算机至关重要。在此之前，人们已经对里德堡超原子、单光子源、单光子纠缠等基本概念进行了初步的研究，但还缺少一个关键的单激发量子比特测量。在这里，我们实现了一个超原子量子比特的确定性测量通过光子爆发在一个Single Shot。我们利用一个低精细度的环形腔来增强原子与光子的相互作用，并获得了44%的光纤内恢复效率。利用两个里德伯能级之间的偶极相互作用，我们可以创建一个多个单光子的序列，或者什么都没有，条件是初始量子比特状态。我们在4.8 us内实现了93.2%的单次测量保真度。我们的工作补充了利用里德伯超原子进行量子信息应用的实验工具箱。
2021-06-21 quant-ph
Single photonic qutrit in a collective Rydberg polariton
Durham University（杜伦大学）；Shanxi University（山西大学）；East China Normal University（华东师范大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文在 Rydberg 系综中利用电磁诱导透明、微波耦合和 Ramsey 干涉测量实现微秒级单光子 qutrit 的相干制备、操控与读出。
2024-12-04 quant-ph
Cavity-Free Distributed Quantum Computing with Rydberg Ensembles via Collective Enhancement
University of Nevada（内华达大学）
本文提出利用集体增强的 Rydberg 原子集群实现无腔量子网络协议，通过 Rydberg 阻塞、集体增强的光-物质耦合和相匹配的定向发射，实现高效分布式量子计算和安全通信。
2026-06-08 quant-ph
Rydberg superatoms: An artificial quantum system for quantum information processing and quantum optics
本文综述了里德堡超原子的理论基础、实验操控与检测技术，及其在量子计算和光学量子技术中的最新进展，全面展现了该人工量子系统对未来量子技术的潜在影响。
2024-06-17 quant-ph
Collective excitation of Rydberg-atom ensembles beyond the $\sqrt{N}$ enhancement
在强相互作用里德堡态的激光驱动原子系综中，激发几率通常被强烈抑制。相比之下，在这里，我们确定了一个制度，其中的稳态里德堡激发分数的相互作用增强。这种效应与多体相干性的建立有关，这是由集体态之间的相干多光子激发引起的。在现有的实验条件下，激发增强应该是可观察到的，并可以作为一个直接探针的存在下，涉及集体量子态的相干多光子动力学。
2014-08-11 physics.atom-ph quant-ph
Exactly solvable model of two interacting Rydberg-dressed atoms confined in a two-dimensional harmonic trap
介绍了两个里德伯缀饰原子在准二维简谐势阱中运动的精确可解模型，并研究了该模型的性质。根据粒子间相互作用的强度和势的临界范围，相对于质心运动、相对角动量和相对距离变量的激发，对两粒子本征态进行了分类。有了这些解决方案，我们讨论粒子间的相互作用参数的函数的相关性。我们还提出了一个简单的处方，如何推广得到的解决方案，更高的维度。
2019-08-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ultra-low noise quantum memory for quasi-deterministic single photons generated by Rydberg collective atomic excitations
我们展示了存储和检索的一个按需单光子集体里德伯激发在超低噪声拉曼量子存储器位于不同的冷原子系综。我们通过激发铷原子的冷云共振到里德堡态来产生单光子，每次试验的产生概率高达15 $\%$。然后，我们表明，单光子可以存储和检索的效率为21 $\%$和$p_n= 2.3(3) \times 10^{-4}$的噪声基底每次试验中的拉曼量子存储器。这导致检索到的单光子的信噪比范围从11到26取决于输入光子的产生概率，这使我们能够观察到显着的反聚束。我们还评估了性能的拉曼存储器作为内置的不平衡的时间分束器，通过改变写入控制脉冲强度可调。此外，我们还证明了拉曼存储器可以用来控制单光子的波形。这些结果是在使用单光子源实现有效的量子中继链路方面向前迈出的一步。
2021-11-25 quant-ph
Observation of collective decay dynamics of a single Rydberg superatom
我们实验研究了一个单一的里德堡超原子的集体衰变，形成了一个由数千个单独的原子的合奏只支持一个单一的激发由于里德堡封锁。而不是观察到一个恒定的衰减率所确定的集体耦合强度的驱动场，我们表明，增强发射的单个存储光子的耦合光学模式的前向依赖于超原子的动力学衰减前。我们发现，所观察到的衰变率再现的超原子，其中包括集体亮态和次辐射态之间的相干耦合的扩展模型。
2020-05-11 physics.atom-ph quant-ph
Collective many-body interaction in Rydberg dressed atoms
本文提出了一种用里德伯能级对原子基态进行弱修饰来控制冷原子气体间相互作用势的形状和性质的方法。对于增加的粒子密度，交叉发生从两个粒子相互作用到集体多体相互作用，其中里德伯能级之间的偶极-偶极/范德华封锁现象起着主导作用。我们研究了这些集体相互作用势对玻色-爱因斯坦凝聚体的影响，并给出了实验检测的最佳参数。
2010-09-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Collective quantum jumps of Rydberg atoms
我们研究了具有长程里德伯相互作用、激光驱动和自发发射的原子开放量子系统。随着时间的推移，系统偶尔会在低里德堡粒子数状态和高里德堡粒子数状态之间跳跃。跳跃本质上是集体的，事实上只存在于大量的原子中。我们解释了如何纠缠和量子测量使跳跃，否则经典禁止。
2011-09-29 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Quantum Optics with Rydberg Superatoms
本文综述 Rydberg 超原子与单光模式的集体耦合理论，比较其与波导 QED 系统的联系，并总结单光子产生、减去等量子光学应用。
2023-12-06 quant-ph
Size-Reduction of Rydberg collective excited states in cold atomic system
大量原子的集体效应表现出光与原子之间增强的相互作用。这在量子光学和量子信息中引起了极大的兴趣。当原子群的集体激发态在拉比振荡中发生变化时，原子群的拉比振荡表现出丰富的动力学性质。在这里，我们实验观察到的里德伯集体态的拉比振荡在冷原子稀释气体的尺寸缩小效应。里德伯集体态首先由里德伯量子存储器产生，通过测量恢复的光场振幅的时间轨迹，我们观察到振荡频率降低的效应，其表现出啁啾特性。这是由同时衰变到整体基态和整体原子损失引起的。所观察到的振荡依赖于耦合激光的有效拉比频率和失谐量，以及来自非均匀加宽的退相。研究结果显示了利用光与里德伯原子相互作用研究大量原子集体效应动力学和操纵单光子波包的潜在前景。
2022-05-18 physics.atom-ph quant-ph
Strongly confined atomic localization by Rydberg coherent population trapping
在这封信中，我们调查的可能性，以实现强限制的原子局域化使用相互作用的里德伯原子在相干布居陷阱（CPT）的阶梯配置，其中驻波（SW）被用作耦合场在第二腿的阶梯。依赖于由范德华力（vdW）相互作用引起的里德堡能级能移的补偿程度，通过耦合场失谐，我们区分两种抗封锁制度，即部分抗封锁（PA）和完全抗封锁（FA）。虽然这两种制度都可以实现紧密局部化区域的周期性图案，但PA允许更快地收敛空间限制，从而为更高的里德堡能级产生高分辨率的里德堡态选择性超局部化制度。相比之下，对于较低的里德伯能级的PA导致光谱线宽的异常变化，证实了使用稳定的最高状态来实现超局域化制度的重要性。
2020-06-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Assessing the number of atoms in a Rydberg-blockaded mesoscopic ensemble
在介观原子系综中，多重里德伯激发的偶极阻断允许使用冷的、被囚禁的原子的集体状态来实现各种量子信息任务。对原子系综的集体基态和单个里德堡激发态进行精确的相干操作需要知道原子的数目，而不确定性很小。我们提出了一种有效的方法来获得这样的信息，通过询问原子系综与共振脉冲，同时监测由此产生的里德伯激发。我们表明，经过几个这样的步骤，伴随着反馈的原子数在一个合奏可以评估具有很高的精度。这将有助于实现高保真度量子门、量子信息的长期存储以及利用Rydberg阻塞原子系综实现单光子的确定性源。
2014-01-17 quant-ph
Rydberg atom mediated non-destructive readout of collective rotational states in polar molecule arrays
我们详细分析了利用单个极性分子或一维分子阵列与单个里德伯原子之间的电荷偶极相互作用读出转动布居数的可能性。里德伯电子能量的变化取决于极性分子的旋转状态，从而允许在分子和原子之间实现CNOT量子门。原子荧光的随后读出导致旋转状态的非破坏性测量。研究了一维极性分子阵列与Rydberg超原子（封锁）态原子阵列或原子云的相互作用，计算了Rb（60 s）与KRb和RbYb分子（N= 1，3，5）的分辨能移.我们表明，集体分子转动状态可以读出使用条件里德伯能移。
2016-04-28 physics.atom-ph quant-ph
Quantum gates and multi-particle entanglement by Rydberg excitation blockade and adiabatic passage
我们提出利用受激绝热过程将原子从基态转移到里德伯激发态。几微米远的原子经历里德伯态之间的偶极-偶极相互作用，这种相互作用足够强，可以改变原子共振，抑制多个原子的激发。我们发现，在这种相互作用的存在下，两个原子之间的绝热通道导致强大的最大纠缠态的创建和两位量子门。对于许多原子，激发阻断导致集体自旋和Jaynes-Cummings类哈密顿量的有效实施，我们表明，绝热通过可以用来产生集体Jx=0本征态和Greenberger-Horne-Zeilinger态的几十个原子。
2008-02-25 quant-ph
A single strontium Rydberg ion confined in a Paul trap
囚禁里德堡离子是一种很有前途的量子信息处理新体系。它们有潜力加入被囚禁离子的精确量子操作和里德伯原子之间的强长程相互作用。从技术上讲，离子阱需要在激发离子进入里德伯态时保持活跃，否则强烈的库仑排斥会迅速将离子推开。因此，深入了解里德堡离子的陷阱效应对未来的应用是必不可少的。在这里，我们报告两个基本的陷阱效应的观察。首先，我们研究了里德伯电子与四极俘获场的相互作用。这种效应导致了里德伯D态光谱中的Floquet边带，而里德伯S态由于其对称性而不受影响。第二，我们报告的修改后的捕获势在里德伯态相比，基态，这是由于里德伯离子的强极化率。我们观察到所产生的能量转移作为线加宽，这可以通过在与激发激光正交的方向上将离子冷却到运动基态来抑制。
2016-11-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Scaling the neutral atom Rydberg gate quantum computer by collective encoding in Holmium atoms
我们讨论了一种将中性原子里德堡门量子处理器扩展到大量量子比特的方法。极限推导表明，可以直接连接的量子位的数量，通过纠缠门与错误在$10^{-3}$水平上使用远程Rydberg相互作用的网站之间的光晶格，没有机械运动或交换链，是约500在二维和7500在三维。在一个较小的网站数量的比例因子为60，可以得到使用集体寄存器编码的超精细基态的稀土原子钬。我们提出了一个详细的分析操作的60量子位寄存器在钬。将多量子比特集合的晶格与集体编码相结合，可以为1000量子比特的全连接量子处理器提供可行的设计。
2008-05-04 physics.atom-ph quant-ph
Deterministic free-space source of single photons using Rydberg atoms
我们提出了一个有效的自由空间方案，以创建一个定义良好的时空模式的单光子。为此，我们首先准备一个处于激发里德堡态的单个源原子。源原子通过激光介导的偶极-偶极交换相互作用与基态原子的大系综相互作用。使用绝热通道与啁啾激光脉冲，我们产生一个空间扩展的自旋波的单一里德伯激发系综，伴随着源原子的跃迁到另一个里德伯态。然后，集体原子激发可以通过相干耦合场转换为传播的光子。与以前的方法相比，我们的单光子源不依赖于单个发射器与谐振腔的强耦合，也不需要预示集体激发或原子系综中多个激发的完全里德伯阻断。
2018-09-21 quant-ph
Creation of collective many-body states and single photons from two-dimensional Rydberg lattice gases
研究了二维原子格子气集体多体量子态的产生。我们的方法依赖于碱金属原子之间的范德华相互作用，当激光激发到高位里德堡s态时。我们专注于一个政权，在该政权中的激光驱动是强的里德伯原子之间的相互作用。在这里，能量较低的多粒子态可以从二次哈密顿近似计算。这些国家作为一种资源，用于创建确定性的单光子源的潜在用途的说明。这些光子态的性质由晶格的特定几何形状和原子间间距之间的相互作用决定。
2011-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Image-charge detection of the Rydberg transition of electrons on superfluid helium confined in a microchannel structure
镜像电荷探测为探测被束缚在液氦表面的电子的里德伯跃迁提供了一种新的直接方法。对这种方法的兴趣是由实现单个捕获电子的自旋状态读出的可能性激发的，从而打开了一条新的途径，使电子自旋在液氦上用于量子计算。在这里，我们报告的图像电荷检测的里德堡过渡中的多电子系统局限在一个阵列的20微米宽和4微米深的通道充满超流氦。由于捕获的电子与嵌入微通道结构中的电极非常接近，图像-电荷信号显著增强，使得这种检测成为可能。电子跃迁频率在400-500~GHz范围内可通过施加在器件上的直流偏置电压高度控制，并与我们的计算结果很好地吻合。这项工作表明，微通道结构提供了一个合适的平台，电子操纵和他们的量子态检测，与缩放的检测方法，以一个单一的电子的可行性。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Confined Meson Excitations in Rydberg-Atom Arrays Coupled to a Cavity Field
本文研究一维里德伯缀饰原子与腔场耦合系统中的受限介子激发，通过Ising-Dicke模型揭示一级相变，并利用淬火动力学和零差探测等方法实现介子振荡的表征与观测。
2023-12-28 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin squeezing and Schrödinger cat generation in atomic samples with Rydberg blockade
提出了一种制备原子系综中与一对基态相关的集体自旋自由度压缩态和类薛定谔猫态的方案。该方案利用了由原子激发到Rydberg态所提供的有效Jaynes-Cummings相互作用和由原子基态之间的共振Raman耦合所实现的有效J_x相互作用。动力学演化与一个常数的哈密顿量和绝热变化的两个相互作用项进行了研究。结果表明，通过进一步的共振激光场的作用，可以抑制时变哈密顿量下的非绝热转移，并显著加快向最大压缩（J_z=0）集体自旋态的演化.
2012-05-31 quant-ph
Collective photon emission from symmetric states created with Rydberg atoms on a ring lattice
我们讨论了从环形晶格中制备的集体原子态中产生非经典光。这些状态是通过利用处于高能级的原子之间的强相互作用来实现的--所谓的里德堡态--并产生用于产生携带很少光子的电磁场激发的资源。我们描述了这些光子态的性质，表明它们是由环的几何形状，原子源态的结构和集体的光子发射，这是由晶格间距控制的相互作用。该系统允许创建具有明确定义的轨道角动量的单光子和在轨道角动量中纠缠的双光子状态。
2010-09-28 physics.atom-ph quant-ph
Long-lived collective Rydberg excitations in atomic gas achieved via ac-Stark lattice modulation
本文提出利用非共振交流斯塔克晶格调制冻结自旋波并消除热退相，将集体里德伯激发寿命延长一个数量级，为复杂集体激发协议奠定基础。
2024-07-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Properties of collective Rabi oscillations with two Rydberg atoms
受实验进展的推动[例如A。Ga{ë}tan { \it et.al.} Nat. Phys. 5 115（2009）]中观测到了两个里德伯原子的集体激发，我们对两原子拉比振荡的动力学行为进行了详细的理论研究。在大的中间失谐量情况下，发现原子间范德华相互作用的强度对双光子拉比振荡有显著的影响。通过对振荡频率的精确值和数值的比较，我们提出了一种新的确定兴奋阻断强度的方法，与以前的完全阻断、部分阻断和无阻断区的普遍判据相一致。在小-中间-失谐情况下，我们发现了类似阻塞的效应，但集体增强因子小于$\sqrt{2}$，这是由于涉及中间态的双光跃迁的量子干涉。此外，一个快速的双光子拉比振荡在$ns$时间尺度表现为采用强激光与强度的$\sim$ MW/cm $^2$，提供了一种可能性的超快控制的量子动力学与里德伯原子。
2018-11-20 physics.atom-ph quant-ph
Optimizing the fast Rydberg quantum gate
快速相位门方案由Jaksch等人在Phys.Rev.Lett. 85，2208（2000）。在这个系统中，退相干的一个潜在来源来自运动加热，如果原子的基态和里德伯态在不同的光晶格势中运动，就会发生运动加热。我们建议通过选择晶格光子频率ω使基态和里德伯态具有相同的频率依赖极化率α（ω）来最小化这种影响。结果是Rb的情况下。
2002-12-13 quant-ph
Time series learning in a many-body Rydberg system with emergent collective amplification
Shanxi University（山西大学）
本文利用里德伯原子蒸气在非平衡相变附近的集体放大效应，通过激光调制输入时间序列，展示了系统学习能力增强，提高了对未来值的预测精度。
2026-06-03 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg polaritons in a thermal vapor
我们提出了一个脉冲四波混频（FWM）方案，通过一个里德堡态来创建，存储和检索集体里德堡极化激元。该存储介质由限制在220 μm厚的盒中的热Rb原子的气体组成，这些热Rb原子被加热到室温以上。实验序列包括通过D1线的里德堡极化激元的脉冲激发，可变延迟或存储时间，以及通过D2线的最终检索脉冲。里德伯极化激元的寿命约为1.2 ns，几乎完全受激发带宽和原子相应的运动退相的限制。所提出的方案结合了一个严格限制的原子系综是一个很好的候选人，一个确定性的单光子源，只要强相互作用在里德伯封锁方面被添加。
2016-03-18 physics.atom-ph quant-ph
Spin squeezing of atoms by Rydberg blockade
我们证明了里德伯原子态之间的相互作用可以使具有两个基态的原子产生连续的自旋压缩。这种相互作用阻止了样品中多个原子同时被激发到里德伯态，我们建议利用这种阻塞效应来实现有效的集体自旋哈密顿量J_x^2-J_y^2。利用这个哈密顿量，自旋变量J_x+J_y的量子力学不确定性可以大大降低。
2001-06-20 quant-ph
Rydberg dressing: Understanding of collective many-body effects and implications for experiments
里德伯原子之间的强相互作用可以用来控制超冷气体中原子间相互作用的强度和性质。在量子模拟中，存在着各种复杂相位的实现和应用的详细理论建议。此外，一个简单的模型已经开发，描述了里德伯敷料的基本思想在两个原子的基础上。然而，到目前为止，实验性的实现一直难以捉摸。本文提出了一个描述玻色-爱因斯坦凝聚体基态的模型，该凝聚体是基于里德伯阻塞的里德伯能级。这种方法提供了一个直观的理解从纯粹的两体相互作用的集体相互作用制度的过渡。此外，它使我们能够计算的平均场近似下的实际实验条件下的三维样品的变形。我们比较完整的三维数值计算的基态内得到的解析表达式，在T-Fermi近似。最后，我们讨论的局限性和问题，在实验实现里德伯敷料根据我们的实验结果。我们的工作使读者能够直接向前估计里德伯敷料在现实的三维原子样品的实验可行性。
2013-12-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Rydberg excitation of Bose-Einstein condensates
里德伯原子为量子气体中的相互作用提供了广泛的可能性。本文报道玻色-爱因斯坦凝聚态~（87）Rb原子的里德堡激发。里德伯分数进行了研究，为各种激发时间和温度以上和以下的冷凝温度。里德伯原子之间的范德华相互作用局部阻断了激发，并使激发达到密度依赖的极限。因此，在里德伯馏分中可以观察到冷凝时热原子密度分布向特征双峰分布的突变。所观察到的功能再现本地集体里德伯激发的基础上的模拟。
2007-10-30 quant-ph
Atomic Fock State Preparation Using Rydberg Blockade
我们使用3-16个原子系综的相干激发来证明由里德伯阻断介导的集体拉比翻转。使用校准的原子数测量，我们定量地确认预期的$\sqrt{N}$拉比频率提高到4%以内。由此产生的原子数分布与基本上完美的封锁是一致的。然后，我们使用集体Rabi $π$脉冲产生${\cal N}=1,2$原子数Fock态，分别为62%和48%的结晶度。${\cal N}=2$ Fock态显示了集体Rabi频率增强，而没有原子数涨落的破坏。
2013-10-28 physics.atom-ph quant-ph
Experimental Creation of Single Rydberg Excitations via Adiabatic Passage
在原子系综中，量子信息通常作为单个集体激发来携带。如果单个激励的创建是有效和鲁棒的，则这是非常有利的。Rydberg阻断通过精确控制脉冲面积，对许多实验参数敏感，使通过集体拉比振荡确定性地产生单激发成为可能。本文将绝热快速通过技术应用于介观原子系综中的里德堡激发过程。我们利用一个中间态非共振的双光子激发方案，扫描一个激发激光的激光频率。我们发现啁啾方案保留了集体里德堡激发的内部相位，并且对激光强度和频率失谐的变化更鲁棒。
2021-01-06 physics.atom-ph quant-ph
Superradiance in ultracold Rydberg gases
实验表明，在稠密的超冷气体中的铷里德伯原子的辐射激发态寿命与稀释气体相比有相当大的减少。这种加速的衰变可以用集体和合作效应来解释，导致超辐射。一种新的计算致密里德伯气体中有效衰变时间的形式主义表明，对于这些原子，衰变到附近能级的时间增加了三个数量级。理论和实验之间的极好的一致性来自于对里德伯衰变行为的这种处理。
2006-08-28 quant-ph
Opto-Nanomechanics Strongly Coupled to a Rydberg Superatom: Coherent vs. Incoherent Dynamics
我们提出了一个混合光机械量子系统，该系统由一个运动的膜与一个具有里德伯态的N原子系综强耦合组成。由于原子间的范德华相互作用，系综形成了一个有效的二能级系统，一个里德伯超原子，具有集体增强的原子-光耦合。利用这种超原子施加的集体增强，在当前实验范围内的参数下，膜与超原子之间的强耦合是可行的。耦合膜和超原子的量子界面可以是泵浦单模腔，也可以是自由空间中的激光场，其中里德伯超原子和膜在空间上是分离的。除了相干动力学，我们详细研究了典型的耗散过程的影响，特别是辐射衰减作为原子激发的非相干叠加源。我们确定的条件，以抑制这些不相干的动力学，从而强耦合的参数制度。在这个混合系统中的里德伯超原子作为一个工具箱的纳米机械谐振器允许广泛的应用，如状态转移，交感冷却和非经典状态的准备。作为一个例子，我们表明，热占据膜可以在非经典状态下制备，而不需要基态冷却。
2013-12-27 quant-ph
Multiatom Greenberger-Horne-Zeilinger states using cavity-induced Rydberg blockade
本文描述了一种在超导共面腔中产生Greenberger-Horne-Zeilinger态的新方法。在该方案中，原子之间通过虚光子交换通过腔模相互作用。这些相互作用导致不对称的里德伯阻断机制，抑制同时激发到不同的原子里德伯能级，从而迫使所有原子占据相同的里德伯态。即使原子之间的距离只有毫米量级，这种机制也会产生影响。原子布居数从基态到纠缠态的转移是通过低耗散率的集体暗态实现的。
2016-11-15 quant-ph
Effective Rabi dynamics of Rydberg atoms and robust high-fidelity quantum gates with a resonant amplitude-modulation field
在两个里德伯原子上加一个共振振幅调制场，我们提出了一种里德伯反封锁（RAB）机制，在该机制中，原子的集体基态和激发态之间产生拉比振荡。控制Z门可以通过拉比循环产生。此外，通过修改参数关系，解决了RAB门的几个常见问题。整形脉冲增强了门的保真度和门对控制误差的鲁棒性。放宽了对Rydberg-Rydberg相互作用强度控制精度的要求。此外，原子激发被抑制，因此门对原子衰变的鲁棒性增强。
2020-03-05 quant-ph
Multi-channel waveguide QED with atomic arrays in free space
我们研究光散射的二维（2D）阵列的原子驱动到里德伯能级。我们发现，这个问题可以映射到一个广义的波导QED模型，由多个一维光子通道（横模），其中每个方向耦合到相应的里德堡表面模式的阵列。在里德伯阻塞区，不同表面模的集体激发相互阻塞，导致多通道相关光子态。使用的分析方法，我们表征通道间的量子相关性，并阐明集体双光子共振的阵列的作用。我们的研究结果为多模多体物理和自由空间平台上的光子量子信息开辟了新的可能性。
2021-11-22 quant-ph
Towards macroscopic spin and mechanical superposition via Rydberg interaction
本文提出了一种在原子和力学系统中产生多体纠缠态的方法。在超稳定Cs晶格钟中应用强里德伯缀饰相互作用和快速分岔方案，在大猫态的形成方面取得了突破性进展。利用量子跳跃蒙特卡罗方法，通过对去相干效应的详细研究，并考虑稠密系综中的障碍，即能级混合、分子形成和集体退相干，预测了700个原子猫态的形成。提出了利用里德伯原子与带电粒子间的偶极耦合，将产生的叠加态转移到相距较远的机械振子上。
2018-09-29 quant-ph
Quantum repeaters based on Rydberg-blockade coupled atomic ensembles
基于最近提出的集体编码策略，我们提出了一个利用里德伯-阻塞耦合原子系综实现量子中继器的方案。利用里德伯阻断介导的双量子比特门和有效的合作光子发射来产生光子纠缠。由于通过基于里德伯的双量子比特门的确定性纠缠交换操作，以及通过封锁效应抑制多激发错误，本方案的纠缠分发速率比其他基于系综的中继器实现的速率高出几个数量级。我们还展示了如何实现时间复用与这个系统，它提供了一个额外的加速纠缠分布。
2010-03-11 quant-ph
Critical slowing down of multi-atom entanglement by Rydberg blockade
在三能级梯型原子系综中实现完全绝热态转移的激光激发脉冲，如果原子的最高激发态受到里德堡阻塞，则会导致许多原子的高度纠缠态。薛定谔方程的解表明，随着原子数目的增加，保证绝热演化越来越困难。能隙的减小、集体可观测量的显著变化以及工作波动的增加将绝热演化的临界减慢与系统的量子相变样行为联系起来。
2018-06-29 quant-ph
Quantum repeater with Rydberg blocked atomic ensembles in fiber-coupled cavities
我们提出并分析了一种量子中继器结构，在该结构中，光学腔中的里德堡阻挡原子系综通过光纤连接。纠缠的产生，交换和纯化是通过集体激光操纵的合奏和光子传输。纠缠的成功传输和存储是由电离事件而不是以前的方案中使用的光子探测信号来预示的。我们演示了如何高电荷检测效率允许缩短平均纠缠产生时间，我们分析了我们的方案与合奏Cs原子的实施。
2013-12-11 quant-ph
Rydberg-Rydberg interaction profile from the excitation dynamics of ultracold atoms in lattices
提出了一种确定里德伯原子相互作用势的方法。具体来说，我们考虑了激光驱动的里德堡气体限制在一维晶格中，并证明了激光激发周期后的里德伯原子数作为激光失谐的函数提供了一个衡量的里德堡相互作用系数。由于晶格间距精确已知，所提出的方案仅依赖于里德伯原子的数量的测量，从而避免了通过改变粒子间的间距来映射相互作用势的必要性。
2011-08-01 physics.atom-ph quant-ph
Spontaneous emission of a sodium Rydberg atom close to an optical nanofibre
我们报告的数值计算的自发发射率的里德伯激发的钠原子附近的光学纳米纤维。特别地，我们研究了这个速率如何随原子到光纤的距离、光纤的半径、里德伯态的对称性s或p以及它的主量子数而变化。我们发现，一小部分自发发射的光可以被捕获，并沿光纤引导。这表明，这样的设置可以用于网络原子合奏，由于里德堡封锁现象，以集体的方式操纵。
2018-10-16 quant-ph
Investigation of dephasing rates in an interacting Rydberg gas
我们从实验和理论上研究了共振驱动的赝自旋在赝自旋库中的相干演化的退相速率。赝自旋是通过光激发87个Rb原子到Rydberg态实现的。因此，上自旋态通过强范德华相互作用耦合。两种不同的实验技术来测量的退相率示出："旋转回波"技术已知的核磁共振物理和电磁感应的透明度。实验是在致密的冷冻里德伯气体中进行的，无论是在磁阱中还是在光偶极阱中。此外，数值模拟被用来分析在旋转回波实验中的失相。
2008-11-25 quant-ph
Demonstration of the Jaynes-Cummings ladder with Rydberg-dressed atoms
在超精细基态的Autler-Townes光谱中，我们观察到了里德伯修饰的双原子系统的Jaynes-Cummings（JC）阶梯的非线性。在这里，JC模型中的二能级系统的作用是由集体里德伯激发的存在或不存在来发挥的，玻色子模式表现为单原子自旋翻转的数量$n$，对称地分布在原子之间。我们测量了简正模分裂和$\sqrt{n}$非线性作为失谐和拉比频率的函数，从而在实验上建立了与JC模型的同构。
2016-09-13 quant-ph
Dynamical phase transition in generalized Dicke model with strongly interacting trapped Rydberg ions
University of Liège（列日大学）；Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育与研究学院浦那分校）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
本研究以囚禁里德堡离子的广义Dicke模型为对象，分析其平均场相图与有限系统量子动力学，揭示里德堡离子相互作用对相图及动力学的显著影响，拓展了Dicke模型相关相的探索。
2026-08-07 quant-ph
Trap assisted creation of giant molecules and Rydberg-mediated coherent charge transfer in a Penning trap
我们研究了潘宁阱中的两个离子。我们表明，电子高度激发态存在，其中一个电子是离域的两个离子之间形成一个巨大的分子的几个微米的大小。在接近库仑势垒顶部的能量下，这些分子态可以被视为单个离子的里德伯态的叠加。我们照亮的可能性，观察离子之间的相干电荷转移。超过临界主量子数，电子可以相干地隧穿库仑势垒到达相邻的双电荷离子。隧穿发生在时间尺度上，在这个时间尺度上，原子核的动力学可以被认为是冻结的，辐射衰变可以忽略不计。
2008-09-18 quant-ph
A Rydberg atom array coupled to a high-cooperativity optical cavity
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校量子计算挑战研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Oratomic
本研究将里德伯光镊阵列耦合至高协同度光腔，抑制腔致电场干扰，实现了快速高保真度的基态-里德伯态读取与集体光-原子散射控制，为相关量子技术应用开辟了新途径。
2026-10-19 physics.atom-ph quant-ph
