Precision probing of ionic-core transitions in alkaline-earth Rydberg atoms
Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）
该研究通过高分辨率测量碱土类 Rydberg 原子离子-核心跃迁的同位移移和超精细分裂，利用动态控制 Rydberg 电子轨道减少线宽，为量子控制内核跃迁提供了重要基础。
2026-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Precision measurement of the ionization energy of a single trapped $^{40}$Ca$^+$ ion by Rydberg series excitation
利用囚禁离子的里德伯态进行量子信息处理时，一套完整的光谱数据是必不可少的。我们对单囚禁$^{40}$ Ca $^+$离子的$nS_{1/2}$态和$38 \leq n \leq 65$态以及$nD_{5/2}$态和$37\leq n \leq 50$态进行了里德堡系列光谱研究。通过对共振频率的非线性回归，我们确定了电离能为2 870 575.582（15）GHz，与可接受的值相比，测量精度高出60倍，与之矛盾的是7.5个标准偏差。我们确认$δ_{S_{1/2}}=1.802995(5)$和$δ_{D_{5/2}}=0.626888(9)$的量子亏损值分别为$nS_{1/2}$和$nD_{5/2}$状态，这使得明确的解决里德堡能级的钙$^+$离子。
2020-09-02 physics.atom-ph quant-ph
Ultra precise determination of Cs($nS_{1/2}$) and Cs($nD_J$) quantum defects for sensing and computing: Evaluation of core contributions
该研究以优于 72 kHz 的精度测量 Cs 的 nS 与 nD Rydberg 跃迁，获得迄今最精确量子亏损参数，并给出一致的新电离能值。
2024-12-06 physics.atom-ph quant-ph
High-precision measurement of microwave electric field by cavity-enhanced critical behavior in a many-body Rydberg atomic system
本研究利用与光学腔耦合的多体里德堡原子系统，通过腔增强临界行为提升Fisher信息，实现了微波电场的高精度测量，等效测量灵敏度较自由空间提升一个数量级，达到2.6 nV/cm/Hz$^{1/2}$。
2025-03-03 physics.atom-ph quant-ph
Long-range Rydberg-Rydberg interactions in calcium, strontium and ytterbium
在库仑近似下，用微扰方法计算了钙、锶和镱原子中里德伯原子间的长程偶极-偶极和四极-四极相互作用。通过拟合现有的激光光谱数据获得的量子缺陷，提供了所有$S$，$P$，$D$和$F$系列的锶和$^3P_2$系列的钙。结果表明，与碱金属原子的定性差异，包括各向同性吸引相互作用的锶$^1S_0$状态和更罕见的福斯特共振。只有两个这样的共振被确定，都在三重态系列的锶。简要讨论了长程相互作用的角度依赖性。
2012-05-11 physics.atom-ph quant-ph
High precision spectroscopy of trilobite Rydberg molecules
该研究通过三光子光缔合获得⁸⁷Rb三叶虫二聚体高分辨率光谱，用格林函数框架高精度重现振动光谱，为理论模型提供基准并提取低能区³S₁散射相移。
2025-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Single-photon cesium Rydberg excitation spectroscopy using 318.6-nm UV laser and room-temperature vapor cell
我们在室温蒸气室中演示了铯原子的单光子里德伯激发光谱。Cs原子直接从6S 1/2基态激发到nP 3/2（n = 70 - 100）Rydberg态，共振态为Cs 6S_（1/2），F = 4 - 6P_（3/2），F' = 5跃迁作为F = 4基态上的部分布居转移到Rydberg态，分析表明所观察到的光谱是Rydberg态的速度选择光谱，并由此研究了激光拉比频率对振幅和线宽的影响。拟合到Cs nP ~（3/2）（n = 70 - 100）态的能量，确定的量子亏损为3.56671（42）。解调后的光谱也可以用作频率参考，以稳定的紫外激光频率到特定的Cs里德堡跃迁。
2017-09-05 physics.atom-ph quant-ph
Enhanced metrology at the critical point of a many-body Rydberg atomic system
相互作用多体系统的光谱特性在精密计量中具有重要的应用价值。在这里，我们证明了这样的多体增强计量微波（MW）电场在非平衡里德堡原子气体。在临界附近，里德伯原子对外部微波电场的高灵敏度，结合多体增强，导致光学透射的显著变化。我们使用Fisher信息来量化这种行为。对于临界点处的连续光传输，Fisher信息比独立粒子系统大三个数量级，测量数据提供了49 nV/cm/ $\textrm{Hz}^{1/2}$的等效灵敏度。报告的结果构成了一个里程碑的多体效应在精密计量学的应用。
2022-07-27 physics.atom-ph quant-ph
Lattice Defects in Rydberg Atom Arrays
研究一维里德堡原子阵列中几何缺陷对物理量的影响，发现不同扭折在临界点和非临界点引发独特现象，强调扭折探针作用及缺陷控制重要性。
2025-02-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Spectroscopy of Rydberg States in Erbium using Electromagnetically Induced Transparency
利用电磁感应透明的全光探测技术，研究了在脉冲原子束中，与$4f^{12} (^3H_6) 6s$、$J_c=13/2 $和$J_c=11/2 $离子核态串联的\ts{166} Er的里德堡谱.识别约550个单独的状态，我们发现很好的协议与多通道量子亏损理论（MQDT），它允许分配的大多数国家$ns$或$nd$里德堡系列。我们提供了一个改进的精度为最低的两个电离阈值为$E_{\textrm{IP}, J_c = 13/2 } = 49260.750(1)\,$ cm $^{-1}$和$E_{\textrm{IP}, J_c = 11/2 } = 49701.184(1)\,$ cm $^{-1}$以及相应的量子缺陷的所有观察到的系列。我们确定里德伯态在五种不同的同位素，和两个最低的电离阈值之间的状态。我们的研究结果为今后利用铒原子及其特殊的开壳层结构进行里德堡态的量子模拟开辟了道路。
2021-07-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Measurement of Holmium Rydberg series through MOT depletion spectroscopy
我们测量了$^{165}$ Ho $4f^{11}6sns$和$4f^{11}6snd$奇宇称里德堡系列的绝对激发频率。通过双光子激发方案，通过耗尽的磁光阱检测的状态。测量$n=40-101$范围内的162个里德堡能级，产生了由里德堡-里兹公式很好描述的量子缺陷。我们在$ns$附近观测到一个强扰动，这是由于在48515.47（4）cm $^{-1}$处有一个未识别的闯入者。从级数收敛的角度，我们确定了第一电离势$E_\mathrm{IP}=48565.939(4)$ cm $^{-1}$，比以前的工作精确了三个数量级。这项工作代表了第一次在钬中完成这种光谱学，并且是使用Ho原子进行量子寄存器集体编码的重要一步。
2014-12-03 physics.atom-ph quant-ph
Trapped Rydberg Ions: From Spin Chains to Fast Quantum Gates
本文研究了束缚在线性Paul阱中的里德伯离子的动力学行为，讨论了在构成阱的静态和含时电场存在下离子里德伯态的性质。研究了多离子系统中的相互作用，导出了线性离子链的内电子态和外振子模的耦合方程。我们表明，强偶极-偶极离子之间的相互作用可以通过微波修整场实现。利用具有大量子亏损的低角动量态，可以将内部动力学映射到一个描述离子晶体中里德伯激发动力学的一对缀饰里德伯态的有效自旋模型上。我们证明了通过离子链的激发转移可以在纳秒的时间尺度上实现，并讨论了在离子链中实现快速双量子位门。
2008-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Highly-Excited Rydberg Excitons in Synthetic Thin-Film Cuprous Oxide
氧化亚铜（${}_2$）是一种很有前途的大主量子数激子里德堡态（$n$）的固态基质，其夸张的波函数尺寸（$\propto n^2)$）促进了巨偶极-偶极（$\propto n^4$）和范德华（$\propto n^{11}$）相互作用，使其成为固态量子技术的理想基础.合成的薄膜Cu ${}_2$ O样品特别令人感兴趣，因为它们可以通过仔细控制的制造无缺陷，并且原则上适合于观察由里德伯阻断引起的极端单光子非线性。在这里，我们提出了光谱吸收和光致发光研究的里德堡激子在合成铜${}_2$ O生长在透明衬底上，报告黄色激子系列高达$n = 7$。我们进行这些研究的功率高达2 mW，温度高达150 K，最高温度可以观察到的里德伯系列。这些结果为可扩展和可集成的片上基于Rydberg的量子器件打开了一个新的门户。
2022-10-28 physics.atom-ph quant-ph
Heterodyne detection of low-frequency fields via Rydberg EIT with phase demodulation
本研究提出一种基于里德堡EIT外差过程与相位解调的低成本可扩展方法，通过提取低频场对探测激光的相位调制信号实现高精度电场和磁场检测，并实验验证了全周期操作。
2025-05-30 physics.atom-ph quant-ph
Boundary-induced geometrical frustration in a square Rydberg-atom lattice
Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei”, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术中心）；Planqc
该研究在Aquila原子量子处理器上，结合张量网络模拟，探究了方形里德堡原子阵列中由晶格尺寸奇偶性诱导的边界相关几何缺陷，明确了不同失谐下的旋转不变态及缺陷特征，为理解可编程量子物质的全局有序性提供了依据。
2026-10-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Revealing electron-ytterbium interactions through Rydberg molecular spectroscopy
Institute of Applied Physics, University of Bonn（波恩大学应用物理研究所）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, Purdue University（普渡大学物理与天文学系）
通过 Rydberg 分子光谱研究电子-Yb 相互作用，揭示 Yb 阴离子的亚稳态共振特性并修正量子缺陷。
2026-07-20 physics.atom-ph quant-ph
Quantum-defect Electron States Near a Helium Surface
在氦表面附近静止的孤立电子的光谱接近于量子缺陷原子的光谱。提出并讨论了一个精确可解的里德堡谱模型。
1999-12-03 quant-ph
Single-shot Non-destructive Detection of Rydberg Atom Ensembles by Transmission Measurement of a Microwave Cavity
里德伯原子是越来越多的实验的核心，这些实验经常依赖于破坏性的检测方法，如场电离。在这里，我们提出了一个实验实现的单次非破坏性检测系综的氦里德伯原子。我们利用超导微波腔与系综相互作用的色散频移。通过探测腔的透射率和测量其相位的变化，我们确定了当系综以叠加态制备时里德伯原子的数目或里德伯量子态的布居。在最佳的探测功率，由临界光子数确定，我们达到单次发射探测的原子数与13%的精度约500个里德伯原子的合奏与测量反作用的特点是约2%的人口转移。
2019-11-14 physics.atom-ph quant-ph
Synthetic dimension-induced conical intersections in Rydberg molecules
我们观察到一系列的锥形交叉的势能曲线支配的碰撞之间的里德伯原子和基态原子和里德伯分子的结构。通过使用里德伯原子的电子能量作为合成维度，我们绕过了冯·诺依曼-维格纳定理。当里德伯原子的量子缺陷与电子-基态原子散射相移除以$π$的大小相似时，这些锥形交叉点就会发生，这是几种常见的研究原子物种所满足的条件。圆锥形交叉点对Rb $(nf)$ +Rb $(5s)\to$ Rb $(nl>3)$ + Rb $(5s)$类型的超冷$l$ -变化碰撞的速率具有可观察的影响.在圆锥形交叉点附近，这种速率被强烈抑制，里德伯原子变得对基态原子几乎透明。
2021-02-08 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
A Mølmer-Sørensen Gate with Rydberg-Dressed Atoms
中性原子是量子多体系统的基石。良好控制和高保真纠缠门是实现量子计算、量子模拟和测量的复杂中性原子体系结构的重要组成部分，其精度优于标准量子极限。在这封信中，我们报告的实现一个莫默-索伦森幺正两个中性原子之间，基于绝热单光子敷料到里德伯能级。我们表明，这种技术是非常强大的噪声源和实验缺陷，限制了其他方法的保真度中性原子门。
2021-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Ultraprecise Rydberg atomic localization using optical vortices
我们提出了一个强大的本地化的高激发里德伯原子，与甜甜圈形的光学涡旋相互作用。与早期的驻波（SW）为基础的定位方法相比，涡旋光束可以提供一个超高精度的二维定位仅在零强度的中心，在一个有限的激发区域下降到纳米尺度。我们表明，里德伯-里德伯相互作用的存在下，允许反直觉更强的限制对一个高的空间分辨率时，它是由一个合适的失谐部分补偿。此外，对双光子失谐量施加辅助SW调制，可以实现对里德伯原子的三维约束。在这种情况下，旋涡场提供了一个横向约束，而SW调制的双光子失谐本地化的里德伯原子纵向。为了开发一种新的亚波长定位技术，我们的研究结果铺平了一步更接近减少激发体积到几个纳米的水平，代表了未来的实验应用的可行的实施。
2020-11-11 physics.atom-ph quant-ph
Approximate combinatorial optimization with Rydberg atoms: the barrier of interpretability
本文研究了Rydberg原子在解决图优化问题中的可解释性挑战，发现基于最邻近解的策略虽高质量但成本高，而忽略缺陷区域的策略虽高效但解质量下降，从而指出Rydberg平台难以提升解质量，需转向启发式算法。
2025-12-06 quant-ph
Optical measurements of strong microwave fields with Rydberg atoms in a vapor cell
利用电磁感应透明（EIT）技术对强微波场中的里德伯原子进行了光谱分析。所测量的光谱响应使得能够对高功率微波进行基于原子的光学电场测量。在我们的实验中，微波辐射到室温的铷蒸气室。微波调谐在双光子65 D-66 D里德堡跃迁附近，电场强度达到230 V/m，约为这些原子微波电离阈值的20%。一个Floquet处理是用来模拟里德堡能级的能量和它们的激发率。我们到达一个经验模型的光谱细胞内的场强分布，产生良好的整体测量和计算的里德堡EIT-Floquet光谱之间的协议。使用Floquet地图中的光谱特征，我们实现了6%的绝对强场测量精度。
2016-01-11 physics.atom-ph quant-ph
Spectroscopy of cold rubidium Rydberg atoms for applications in quantum information
处于高激发态（里德伯态）的原子具有许多独特的性质，这使得它们在量子信息中的应用具有吸引力。这些是大的偶极矩，寿命和极化率，以及里德伯原子之间的强长程相互作用。激光冷却和精密光谱学的实验方法使得能够捕获和操纵单个里德伯原子，并将它们应用于基于光阱中的单个中性原子的量子计算机的量子比特上的量子门的实际实现。本文综述了作者在俄罗斯科学院罗扎诺夫半导体物理研究所和新西伯利亚国立大学进行的关于磁光阱中冷铷里德伯原子的激光和微波光谱及其在量子信息中的可能应用的实验和理论工作。我们还简要回顾了其他团体在这方面所做的研究。
2016-05-24 physics.atom-ph quant-ph
Enhancement of Rydberg-mediated single-photon nonlinearities by electrically tuned Förster Resonances
通过电磁诱导透明将里德伯原子之间的强相互作用映射到单光子上，使得能够在单光子水平上操纵光，并且能够实现新颖的少光子器件，例如由单个光子操作的全光开关和晶体管。在这里，我们通过实验证明斯塔克调谐的福斯特共振可以大大增加单个光子之间的这种有效相互作用。该技术将单光子晶体管的增益提高到100以上，将单个里德伯原子的非破坏性检测增强到保真度超过0.8，并实现里德伯对态的高精度光谱学。在顶部，我们实现了大于2的增益与栅极光子读出晶体管操作后。里德伯极化激元在Förster共振上的传播和存储自旋波的投影的理论模型与我们的数据非常吻合，并成功地确定了里德伯晶体管的主要退相干机制，为光子量子门铺平了道路。
2016-09-14 physics.atom-ph quant-ph
Engineering Rydberg-pair interactions in divalent atoms with hyperfine-split ionization thresholds
本文利用多通道量子缺陷理论研究了具有非零核自旋的二价原子（特别是${}^{87}$Sr）的里德伯结构，发现了由超精细分裂阈值产生的固有Förster共振，可同时实现谱线稳定和增强的长程相互作用，并提供了适用于阻塞机制及平坦长程势的对态参数。
2024-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Photoionization of Rydberg Atoms in Optical Lattices
我们开发了一种形式主义的光电离（PI）和势能曲线（PEC）的里德伯原子在有质动力光晶格和应用它的例子涵盖几个制度的光晶格深度。与自然衰变相比，晶格诱导PI对里德伯原子寿命的影响范围从明显到高度主导。PI行为由PI截面作为角动量（$\ell$）的函数的通常快速减小以及由晶格诱导的跨光学晶格PEC的$\ell$混合来控制。在GHz深晶格中，$\ell$混合导致了丰富的PEC结构，并且显著的低$\ell$ PI截面分布在许多晶格混合的里德堡态上。在深度小于几十MHz的晶格中，低$\ell$ PEC上的原子基本上是无$\ell$混合的，并且保持大的PI截面，而高$\ell$ PEC上的原子趋向于无PI。GHz深里德堡原子晶格中PI的表征可能有利于里德伯原子的光学控制和量子态操纵，而浅晶格中PI的数据在高精度光谱学和晶格限制的里德伯原子的量子计算应用中可能是有用的。
2021-07-06 physics.atom-ph quant-ph
Critical Microwave Mach-Zehnder-Type Interferometry with Dual-LO Rydberg Atoms
School of physics, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学物理学院）；College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院）；Beijing Institute of Radio Measurement（北京无线电测量研究所）；School of Physics and Opotoelectric Engineering, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese（中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院）
本文提出双本振里德堡原子微波马赫-曾德尔型干涉仪，实现超0.1°相位分辨率、超25 dB灵敏度提升及微波传播距离、偏振高精度计量，简化系统配置，提供可重构量子微波干涉测量框架。
2026-08-14 physics.atom-ph quant-ph
Barium-based Rydberg atom quantum technologies with long Rydberg coherence
Center for Theoretical Physics and School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心及物理与光电工程学院）
研究通过特定双光子激发钡的里德堡态，利用微小双光子波矢消除多普勒极限退相干，该里德堡态因小福斯特缺陷有强相互作用和长辐射寿命，为量子计算和全光量子信息带来新机遇。
2026-07-14 quant-ph
Electrons above a Helium Surface and the One-Dimensional Rydberg Atom
孤立的电子休息以上的氦表面预测有一个绑定的光谱对应于一个一维的氢原子。但事实上，观察到的光谱更接近量子缺陷原子的光谱。这样的模型进行了讨论，并解决了解析封闭形式。
1999-11-17 cond-mat quant-ph
Optimized nonadiabatic holonomic quantum computation based on Förster resonance in Rydberg atoms
本文提出了一种利用基于不变量的逆向工程实现两个里德伯原子的非绝热完整量子计算的方案。该方案基于两个里德伯原子之间的强偶极-偶极相互作用诱导的Förster共振，为简化系统动力学提供了一种选择性耦合机制.此外，为了提高方案的保真度，引入了最优控制方法，以增强门对系统误差的鲁棒性。数值模拟结果表明，该方案对控制场的随机噪声、偶极-偶极相互作用的偏离、Förster缺陷和原子的自发发射具有较好的鲁棒性.因此，该方案为利用里德伯原子实现量子计算提供了有益的前景。
2021-07-30 quant-ph
Very-high- and ultrahigh- frequency electric field detection using high angular momentum Rydberg states
利用高角动量里德堡态和电磁感应透明技术，实现了240 MHz至900 MHz射频电场的共振探测，测得噪声本底为13 μV/m/√Hz，并基于五能级模型估算了系统基本灵敏度极限。
2023-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg-atom manipulation through strong interaction with free electrons
本文提出利用自由电子与单个里德伯原子相互作用，在亚纳米精度下诱导非偶极跃迁并实现原子态操控，展示了单位量级激发概率及电子-原子纠缠等能力。
2024-09-27 physics.atom-ph quant-ph
Analyzing the Rydberg-based omg architecture for $^{171}$Yb nuclear spins
中性碱土（类）原子最近已被用于原子阵列与个人读出，控制，和高保真里德伯介导的纠缠。这个新兴的平台提供了广泛的新量子科学应用，这些应用利用了这些原子的独特性质：超窄的光学“时钟”跃迁和孤立的核自旋。具体来说，这些性质提供了一个光学量子比特（“o”）以及基础（“g”）和亚稳态（“m”）核自旋量子比特，所有这些都在一个原子内。我们认为实验现实的控制这种“omg”的架构和它的耦合到里德伯态的纠缠产生，特别关注镱-171（$^{171}\text{Yb}$）与核自旋$I = 1/2$。我们分析了$^{171}\text{Yb}$的$S$系列里德堡态，由三个自旋$1/2$成分（两个电子和原子核）描述.我们证实，$F = 3/2$流形-一个独特的自旋配置-是非常适合纠缠核自旋量子比特。此外，我们使用多通道量子亏损理论分析了$F = 1/2$系列--由两个重叠的自旋配置描述。我们研究了原子核自旋态的多级动力学，当驱动时钟或里德伯跃迁的拉比频率分别为$Ω_\text{c} = 2 π\times 200$ kHz或$Ω_\text{R} = 2 π\times 6$ MHz时，发现一个适度的磁场（$\approx200\,\text{G}$）和可行的激光偏振强度纯度（$\lesssim0.99$）足以使门的结晶度超过0.99。
2022-04-18 physics.atom-ph quant-ph
Microwave electrometry with quantum-limited resolutions in a Rydberg atom array
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
该研究利用光学镊子阵列中的单个瑞利德堡原子作为相干传感器，实现了超越经典限制的微波场传感，展示了接近量子极限的灵敏度、超过楚极限11个数量级的响应时间以及λ/3000空间分辨率的原位近场成像。
2025-12-05 physics.atom-ph quant-ph
Photon-photon interactions in Rydberg-atom arrays
研究了弱光场与二维原子晶格的相互作用，其中双光子耦合建立了电磁感应透明的条件，并激发了原子的高里德堡态.该系统具有不同的相互作用，作用于不同的长度尺度，从零范围缺陷散射的原子激发和有限范围偶极交换相互作用的长程里德堡态相互作用，跨越整个阵列。分析它们的相互作用，我们确定的条件，产生一个非线性量子镜相干分裂成相关的光子对入射场在一个单一的横模，而传输单光子不受影响。这种强的光子-光子相互作用在没有其他有害的光子损失的情况下，在Rydberg-EIT阵列中开辟了一个有前途的方法，用于产生和操纵量子光，以及探索具有相互作用光子的多体现象。
2022-03-21 quant-ph
Charged ultralong-range Rydberg trimers
我们表明，最近观察到的一类长程离子里德伯分子可以分为两个家庭的状态，其特征在于其独特的电子结构导致从离子诱导的混合物的量子缺陷分裂里德伯$n$ P状态与不同的低场寻求高$l$状态。我们预测，在这两种情况下，这些双原子分子状态可以绑定额外的基态原子躺在里德伯电子的轨道内，从而形成带电的超远程里德伯分子（ULRM）的结合能类似于传统的非极性ULRM。为了证明这一点，我们考虑里德伯原子与单个基态原子和离子的相互作用。额外的原子打破了系统的圆柱对称性，这导致了原本会解耦的状态之间的混合。的电子结构，得到使用精确对角化在有限的基础上和振动结构确定使用多配置时间依赖哈特里方法。由于电子密度的瓣状结构，结合三聚体的线性和非线性几何构型的三个核是可能的。预测的三聚体的结合能和激发系列是不同的，足以从那些使用目前的实验技术观察到的离子-里德伯二聚体。
2023-02-13 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Entangling Atomic Spins with a Strong Rydberg-Dressed Interaction
控制多体系统各部分之间的量子纠缠是释放量子信息处理能力的关键，用于量子计算、高精度传感和多体物理模拟等应用。超冷中性原子在其基态电子状态下的自旋自由度提供了一个自然的平台，因为它们的相干时间很长，我们有能力用磁光场控制它们，但是在自旋之间产生强相干耦合一直是一个挑战。我们证明了一个里德伯打扮的基态封锁，提供了一个强大的可调相互作用能量（$\sim$ 1 MHz的普朗克常数的单位）之间的自旋单独捕获的铯原子。利用这种相互作用，我们直接在两个原子之间产生了贝尔态纠缠，保真度为$\geq$ 81（2）%，不包括原子损失事件，$\geq$ 60（3）%时，包括损失。
2016-01-05 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Weak Measurement Amplifies Dispersion Signal of Rydberg Atomic System
本文提出利用量子弱测量技术结合改进的无量纲指针放大里德堡原子微波探测系统的色散信号，有效减轻技术噪声，实验证明灵敏度较超外差方法提高5~6 dB，为增强微波探测及量子通信与控制应用提供新途径。
2025-03-05 quant-ph
Tutorial: Calculation of Rydberg interaction potentials
里德伯原子之间的强相互作用提供了一个强大的工具，在量子信息科学，量子模拟和超冷化学中的应用范围不断扩大。里德伯相互作用的一个标志是，通过选择合适的里德伯态并施加外部电场和磁场，可以灵活地微调其强度和角度依赖性。越来越多的实验正在探测这种相互作用在短原子距离或如此高的精度，微扰计算以及限制的主导偶极-偶极相互作用项不再是足够的。在本教程中，我们将回顾里德伯相互作用势的完整计算的所有相关方面。我们讨论的相互作用哈密顿量的推导从静电多极展开，计算所需的电多极矩的数值和分析方法，并列入任意方向的电磁场。我们专注于对称参数和选择规则，这大大减少了哈密顿矩阵的大小，使直接对角化的哈密顿更高的多极订单在台式计算机上。最后，我们提出的例子计算显示的相关性，充分的相互作用计算，目前的实验。我们的软件用于计算里德伯势，包括本教程中讨论的所有功能，可作为开源。
2017-06-06 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg Atom Electric Field Sensors as Linear Time-invariant Systems
针对Rydberg原子电场传感器数值模型计算量大的问题，提出一种解析方法推导脉冲响应函数，使计算时间减少两个数量级，实现对传感器各种波形响应的快速评估。
2025-04-30 physics.atom-ph quant-ph
Sub-wavelength microwave electric field imaging using Rydberg atoms inside atomic vapor cells
最近我们利用里德伯原子电磁感应透明原理，证明了蒸气室中的碱金属原子可以作为微波电场强度和极化的高精度标准。在这里，我们表明，第一次，里德伯原子电磁诱导透明可以用来成像微波电场以前所未有的精度。该方法的空间分辨率远达亚波长范围。电场分辨率与我们在先前实验中证明的分辨率相似。我们的实验结果与有限元计算的测试电场图案。
2014-03-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
The PairInteraction Toolkit for Modeling Rydberg Physics in Alkali and Alkaline-Earth-Like Atoms
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Atom Computing, Inc.（Atom Computing公司）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）；University of Bonn（波恩大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Max Planck Computing and Data Facility（马克斯·普朗克计算与数据中心）
本文提出基于多通道量子缺陷理论和静态电磁格林张量的统一框架，用于精确建模Rydberg原子及其相互作用，并展示其在Yb原子实验数据中的良好一致性。
2026-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum logic and entanglement by neutral Rydberg atoms: methods and fidelity
基于中性里德伯原子的偶极-偶极相互作用的量子门和量子纠缠是基础物理和量子信息科学的重要研究内容。Rydberg介导的纠缠协议的精确性和鲁棒性是限制其在实验和未来工业中应用的关键因素。通过探索中性原子的里德伯相互作用，有各种方法可以产生纠缠门，每种方法都有自己的优点和缺点。在这些协议的基础和技巧进行审查，特别注意可实现的保真度和鲁棒性的技术问题和有害的先天因素。
2022-12-13 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Quasiclassical theory of quantum defect and spectrum of highly excited rubidium atoms
我们报道了最近发表的高精度变分计算和精确测量的精细分裂的能量尺度上的$^{87}$ Rb的里德堡态的光谱之间的显着差异。引入一个修改后的有效单电子势，我们确定从标准的WKB方法的最外层束缚电子的光谱。总体上非常好的协议与精确的光谱数据。
2015-01-28 cond-mat.str-el physics.atom-ph quant-ph
Selective Rydberg pumping via strong dipole blockade
高激发里德堡能级间的共振偶极-偶极相互作用主导了中性原子间的短程相互作用，标度为$1/r^3$。在这里，我们利用强偶极-偶极相互作用和多频驱动场的组合效应，提出了一种类型的选择性里德伯泵浦机制。在双原子$\{|00\rangle, |01\rangle,|10\rangle,|11\rangle\}$的计算基础上，这种机制允许$|11\rangle$被共振泵浦到单激发里德堡态，而其他三个态的跃迁被抑制。从数学形式的角度，我们得到了中性原子基态的Föster共振。利用受控$Z$门的保真度定义来评价这种选择性里德伯抽运的性能，这种选择性里德伯抽运表现出对原子间距偏差、Föster共振缺陷起伏和双激发里德伯态自发发射的鲁棒性。作为该机制的应用，我们详细讨论了在现有的实验条件下，通过基态封锁制备两原子最大纠缠对称态和通过工程自发发射制备最大纠缠反对称态的方法.
2020-10-30 quant-ph
Doppler- and recoil-free laser excitation of Rydberg states via three-photon transitions
用三束不同的激光束对里德伯态进行三光子激光激发，可以安排成星形的几何形状，同时消除了反冲效应和多普勒展宽。我们对Rb原子中5 S_{1/2} ->5 P_{3/2} ->6 S_{1/2} ->5 P_{3/2}的一种特殊激光激发方案的分析和数值计算表明，与单光子和双光子激光激发相比，这种方法对冷原子样品和热蒸气都提供了窄得多的线宽和长得多的相干时间，如果三光子跃迁的中间单光子共振失谐超过各自的单光子多普勒宽度。该方法可用于提高里德伯量子门的保真度和里德伯原子光谱测量的精度。
2011-12-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Broadband Heterodyne Microwave Detection using Rydberg Atoms with High Sensitivity
National Sun Yat-sen University（国立中山大学）
利用Rydberg原子实现宽带微波检测，通过双频异频技术实现高灵敏度和宽频带电场测量
2026-01-27 physics.atom-ph 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
Spin Squeezing by Rydberg Dressing in an Array of Atomic Ensembles
本研究利用里德堡修饰技术结合频闪修饰序列，在铯原子系综阵列中实现可控自旋压缩，获得低于标准量子极限的相位方差，可用于提升原子钟基础检验精度与电磁场量子成像性能。
2023-08-23 physics.atom-ph quant-ph
Consequences of Zeeman Degeneracy for van der Waals Blockade between Rydberg Atoms
我们分析了塞曼简并对里德伯原子之间长程相互作用的影响，特别强调了范德华封锁在量子信息处理中的应用。我们提出了一个一般性的分析，如何影响的主要误差来源，在封锁实验中，强调封锁错误主要是敏感的最弱的原子之间的相互作用的简并状态，而不是平均相互作用强度。我们提出了显式计算的范德瓦尔斯势的限制，其中精细结构的相互作用是大的原子-原子相互作用。所有潜在的角动量通道，涉及s，p和d状态的结果。对于大多数通道，存在一个或多个塞曼能级的组合，这些塞曼能级具有极小的偶极-偶极相互作用，因此对于有效的阻断实验来说是差的候选者。通道具有前途的属性进行了识别和讨论。我们还提出了数值计算的Rb和Cs偶极矩阵元素和相关的能级使用量子亏损理论，允许方便的定量估计的范德华相互作用的主要量子数高达100。最后，我们结合封锁和范德华力的结果，定量分析的角度分布的封锁移位和其后果的角动量通道和几何形状的封锁实验与Rb特别感兴趣。
2007-12-20 physics.atom-ph quant-ph
Spectroscopy and modeling of $^{171}$Yb Rydberg states for high-fidelity two-qubit gates
本文提出了针对高激发Yb里德堡态的多通道量子亏损模型，通过光谱学实验验证其准确性，并基于此模型识别出影响纠缠门保真度的异常Förster共振，最终选用更合适的态实现了0.994(1)的高保真双量子比特门。
2024-11-13 physics.atom-ph quant-ph
Quantum gas microscopy of Rydberg macrodimers
对分子的微观理解对于自然科学的许多领域都是必不可少的，但它们的微小尺寸阻碍了直接光学访问其组成部分。里德伯大二聚体--两个高度激发的里德伯原子的束缚态--其键长很容易超过光波长。在这里，我们报告的直接显微镜观察和详细的表征，这种大二聚体的气体中的超冷原子的光晶格。约0.7微米的大小，与小细菌的大小相当，与晶格的对角线距离相匹配。通过激发初始二维原子阵列中的对，我们解决了50多个振动共振。使用我们的空间分辨检测，我们观察相关的原子损失的大二聚体，并证明控制的振动状态的选择的分子排列。我们的研究结果可以精确测试里德伯相互作用势，并建立量子气体显微镜作为一个强大的新工具，量子化学。
2019-05-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
From classical to quantum non-equilibrium dynamics of Rydberg excitations in optical lattices
玻璃相及其量子类似物是当前非平衡统计力学和凝聚态物理的突出挑战。作为研究从经典到量子玻璃动力学转变的模型系统，我们提出了一个激光驱动的囚禁在光晶格中的三能级原子系统。将激光驱动的强度调节到中间水平允许人们研究从经典动力学约束模型到相干状态的转变。对于强驱动，里德伯激发演化类似于单自旋促进模型中的缺陷，单自旋促进模型是已知表现出玻璃态动力学的极小模型。在我们的装置中，限制来自里德伯相互作用和激光从里德伯态失谐之间的相互作用。新兴的异质弛豫时间尺度可在几个数量级上调节。在相反的限制弱驱动的中间水平，我们找到了一个有效的集群模型，它描述的动力学在一个约化的子空间的允许的里德堡激发的数量和位置。这个子空间是唯一确定的初始状态，其特征在于由一个固定数量的集群的里德伯激发。此外，我们还研究了随机场对经典弛豫的影响。我们发现在弱随机场的存在下，玻璃态动力学可以更快地弛豫。
2015-11-20 quant-ph
