Collective Rydberg excitations of an atomic gas confined in a ring lattice
研究了周期性边界条件下一维晶格中里德伯原子的激发动力学，原子里德伯态从电子基态共振激发。我们对相应动力学的描述在完美封锁范围内是数值精确的，即在给定范围内没有两个原子可以被激发。详细分析了平均里德伯密度、密度-密度关联以及纠缠特性随时间的演化。我们表明，短时间的动力学是普遍的，占主导地位的量子现象，而更大的时间的晶格的特性变得重要和经典的功能决定的动态。的完美封锁的方法的结果进行了比较的有效哈密顿量，其中包括两个相邻的里德伯原子的相互作用，以二阶微扰理论的预测。
2008-12-29 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
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
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
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
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
Hubbard physics with Rydberg atoms: using a quantum spin simulator to simulate strong fermionic correlations
本研究提出一种混合量子-经典方法，借助从属自旋方法结合里德堡量子处理器研究强关联费米子Hubbard模型，验证了其在实验 imperfections 下的鲁棒性，为探索经典方法难以处理的物理区域提供新途径。
2024-06-19 cond-mat.str-el 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
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
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
Unleashing Emergent Fermions with Rydberg Atom Simulators
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
提出两种互补方法，在模拟和数字模式下利用里德伯原子模拟器的可重构性，通过莫比乌斯带几何实现反周期边界条件或量子电路实现基布尔-祖雷克扫描，以表征临界多体系统中的涌现费米子。
2026-06-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Fermionic parton theory of Rydberg $\mathbb{Z}_2$ quantum spin liquids
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）
利用射影对称群框架研究红宝石晶格里德堡阵列中的\(\mathbb{Z}_{2}\)量子自旋液体，通过比较静态结构因子确定微观精确\(\mathbb{Z}_{2}\)QSL候选者，分析动态结构因子为实验提供参考并区分不同QSL近似。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
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
Measuring nonlocal three-body spatial correlations with Rydberg trimers in ultracold quantum gases
通过研究超长程三聚体里德堡分子的形成速率，测量了玻色子锶（$^{84}$ Sr）和自旋极化费米锶（$^{87}$ Sr）的非简并超冷气体中的非定域三阶空间关联.观察到三聚体产生速率对量子统计的影响非常敏感，具有高达六倍的强烈增强（3！）在玻色子$^{84}$ Sr的情况下，由于聚束，而自旋极化的费米子$^{87}$ Sr由于反聚束而显著减少。实验结果进行了比较，理论预测和良好的协议观察。本方法为{ \it{in situ} }研究超冷原子-气体系统中的高阶非定域空间关联开辟了道路。
2023-01-02 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
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
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
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
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
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
Analyzing the collective emission of a Rydberg-blockaded single-photon source based on an ensemble of thermal atoms
本文数值研究了热铷原子系综在里德堡阻塞效应下的单光子源可行性，通过截断希尔伯特空间模拟相干动力学并优化激光脉冲序列，发现单激发集体衰变可实现快速定向光子发射，而残余双激发影响甚微。
2023-11-28 physics.atom-ph quant-ph
Collective dissipation engineering of interacting Rydberg atoms
本研究在里德伯原子系统中实现了可调的态分辨损耗通道，揭示了相互作用驱动的奇异点偏移和构型选择性Zeno效应，并展示了其在多体链中蒸馏不需要自旋构型的潜力，为强相互作用开放量子系统的耗散工程提供了新方法。
2025-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Facilitation of controllable excitation in Rydberg atomic ensembles
本文研究强相互作用Rydberg原子系综中由控制原子促成的反直觉激发促进现象，通过quantum Monte Carlo wavefunction方法揭示其实验约束，为多量子比特量子计算的中观Rydberg门开发提供灵活控制。
2023-06-26 quant-ph
Assembled arrays of Rydberg-interacting atoms
具有里德伯介导相互作用的单个原子组装阵列为多体自旋哈密顿量的模拟以及基于门的通用量子信息处理的实现提供了一个强大的平台。我们展示了第一次实现里德伯激发和控制的相互作用，在微透镜产生的多位阱阵列的可重构几何形状。我们利用原子的原子组装的确定性准备的预定义的二维结构的铷里德伯原子具有确切已知的相互分离和可选的相互作用强度。通过调整的几何形状和解决的里德伯态，从弱相互作用到强耦合的参数范围可以访问。我们描述了无相互作用原子团簇对态$\mathrm{57D_{5/2}}$的同时相干激发，并分析了实验参数和局限性。对于利用状态$\mathrm{87D_{5/2}}$为里德伯阻断优化的配置，我们观察到集体增强的拉比振荡。
2020-08-11 quant-ph
Cooling neutral atoms into maximal entanglement in the Rydberg blockade regime
提出了一种利用周期性集体激光泵浦和耗散相结合的冷却方案来制备里德堡封锁区中性原子的稳态纠缠。在每个循环中，受控的么正动力学过程可以选择性地将原子从非目标状态泵出，同时保持目标状态不变。随后的耗散过程通过工程自发发射重新分配基态的布居。经过多次循环后，系统将最终稳定到与初始状态无关的所需稳态。该方案不依赖于单个中性原子的相干寻址或里德伯相互作用强度的精细控制，原则上可以大大提高相关领域实验的可行性。
2022-08-17 quant-ph
Simulated quantum process tomography of quantum gates with Rydberg superatoms
我们数值模拟了单量子比特和双量子比特量子门的量子层析成像，量子比特由包含随机原子数的介观系综表示。这种在里德伯封锁区的强相互作用原子的集合被称为里德伯超原子。里德伯阻断机制中的受激拉曼绝热通道（STIRAP）用于系综中的确定性里德伯激发，这是在原子系综的集体态中存储量子信息和实现两量子比特门所需的。STIRAP脉冲的优化形状用于实现高保真度的布居转移。我们的模拟证实了单量子比特和双量子比特门与里德堡超原子的有效性和高保真度。
2016-05-04 quant-ph
Storage and control of optical photons using Rydberg polaritons
我们利用微波场来控制储存在冷原子云中的可见光子的量子态。光子存储在高度激发的集体态（里德伯极化激元）中，从而实现快速量子比特旋转和光子-光子相互作用的控制。通过这些赝自旋旋转的集体读出，它表明，微波场修改的极化激元之间的长程相互作用。这种技术提供了一个强大的微波和光学域之间的接口，在量子模拟的自旋液体，量子精密测量和量子网络的应用。
2012-12-22 physics.atom-ph quant-ph
Two-photon absorption and emission by Rydberg atoms in coupled cavities
我们研究了由两个耦合腔组成的系统的动力学，每个腔都包含一个单独的里德伯原子。Rydberg-Rydberg相互作用和光子跃迁的相互作用使得原子通过单独与混合腔模相互作用，抑制它们之间的上转换过程，从而实现从集体基态到双Rydberg激发态的跃迁.原子跃迁伴随着双光子吸收和双光子发射的混合模式。由于原子-腔系统的能级结构与光子数有关，因此只有一对态处于双光子共振状态。因此，该系统可以作为一个量子非线性吸收滤波器，通过非经典量子过程，将相干光场转换为非经典态。同时，腔内的真空场激励里德伯原子同时发射两个光子进入混合模，导致该模的发射明显增强。
2013-10-10 quant-ph
Blockade-induced exchange primitives for scalable neutral-atom QPU
University of Tehran（德黑兰大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
该研究通过中性原子阵列中的集体激发态实现原生的交换操作，利用阻塞效应实现高效的交换控制，提高了量子处理器的可扩展性和操作保真度。
2026-05-21 quant-ph
Observation of three-body correlations for photons coupled to a Rydberg superatom
我们报道了通过与单个里德伯超原子相互作用，将非平凡的三光子关联印记到最初不关联的光子上的实验观察。利用里德伯阻塞机制，我们把一个冷原子云变成一个单一的有效的发射器与集体增强耦合到一个聚焦的光子模式，从而产生明确的签名在连接的一部分，三体关联函数的出射光子。结果表明，我们的结果与单个强耦合里德堡超原子的定量模型符合得很好。此外，我们提出了一个理想化的，但精确可解的模型耦合到一个光子模式，这使得我们的实验观测的解释方面的束缚态和散射态的一个单一的两级系统。
2018-05-31 quant-ph
