Shuttling of Rydberg ions for fast entangling operations
我们介绍了一种方案，纠缠里德伯离子在线性离子晶体中，使用高的里德伯电子态的电极化率与相互库仑耦合的离子，建立共同的运动模式相结合。在激光初始化离子到基态和里德堡态的叠加之后，纠缠操作纯粹通过施加来回穿梭离子晶体的电压脉冲来驱动。这种操作可以在亚$μ$ s时间尺度上实现纠缠，比由连续波激光器驱动的典型门操作快两个数量级以上。我们的分析表明，该协议实现的保真度可以超过$99.9\%$与实验可实现的参数。
2019-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Ion Imaging via Long-Range Interaction with Rydberg Atoms
本文提出利用多光子EIT方案和高轨道角动量里德堡态的极化率，通过离子-里德堡原子相互作用诱导吸收实现离子成像，可时间分辨地观测离子动力学，适用于冷混合离子-原子系统研究。
2023-03-31 physics.atom-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
Rydberg excitation of trapped cold ions: A detailed case study
我们提供了一个详细的理论和概念研究计划的实验，激发里德堡态的离子被困在一个保罗陷阱。最终目标是利用里德伯离子之间的强态依赖相互作用来实现量子信息处理协议和模拟强相互作用自旋系统的动力学。我们强调这种方法的承诺时，结合高度的控制和读出的量子态在被困离子晶体与新颖的和快速的门计划的基础上相互作用的巨大里德伯原子的偶极矩。我们讨论了预期的理论和实验挑战的方式实现。
2011-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Towards Rydberg quantum logic with trapped ions
我们证明了离子的激发里德堡态$22F$的真空紫外辐射在$123\,\text{nm}$的波长结合的相干操纵的光学量子位跃迁在$^{40}\text{Ca}^+$。利用$729\,\text{nm}$波长的聚焦光束，我们在真空紫外脉冲将单个离子激发到里德堡态之前，将其从线性弦相干激发到亚稳态$3D_{5/2}$。结合离子穿梭在陷阱中，我们将这种方法扩展到解决多个离子的激发。相干初始化以及寻址的里德堡激发是里德堡离子在量子模拟或量子信息处理中更复杂应用的关键先决条件。
2016-02-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Entangling quantum gate in trapped ions via Rydberg blockade
本文从理论上分析了利用离子里德伯态间的偶极相互作用在两个囚禁的Ca $^+$离子间实现纠缠量子门的方法。在非均匀电场中，由于电子自由度和振动自由度之间的强耦合，囚禁离子的里德伯激发动力学通常受到机械力的强烈影响。我们证明，这种有害的影响可以克服通过使用出现从附近的里德伯态的微波耦合的修饰状态。同时，这些修饰态表现出长程偶极相互作用，我们用它来实现一个可控的绝热相位门。我们的研究突出了一条通往囚禁离子量子处理器的路线，其中量子门独立于振动模式实现。
2013-06-25 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg state engineering of trapped ions
Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系）
本文首次演示了囚禁离子不同里德伯态之间的相干布居转移，通过微波缀饰实现可调极化率和相互作用强度的本征态，并展示了零极化态与最大缀饰态之间的绝热转移。
2026-05-28 physics.atom-ph quant-ph
Trapped ions in Rydberg-dressed atomic gases
我们从理论上研究了浸没在超冷气体里德伯装扮的原子中的囚禁离子。通过偶极禁戒跃迁的非共振耦合，绝热原子-离子势可以变为排斥势。我们研究了原子和单个囚禁离子之间的能量交换，发现这些排斥作用在超冷区会抑制朗之万碰撞。因此，所提出的系统避免了最近观察到的混合原子-离子系统中的离子加热所造成的耦合到离子的射频捕获场，并保持超冷温度，即使在存在过量的微动。
2017-06-29 physics.atom-ph quant-ph
CTMC calculations of electron capture and ionization in collisions of multiply charged ions with elliptical Rydberg atoms
用经典轨道蒙特卡罗方法研究了中等碰撞速度下多电荷（Q=8）离子-里德伯原子碰撞中电子俘获和电离过程.研究了平行于初始开普勒电子椭圆短轴和长轴的碰撞。发现单电荷离子碰撞的初始电子动量分布的重要作用是强烈disminished为更高的弹丸电荷，而初始空间分布仍然是重要的Q研究的所有值。
2000-04-11 physics.atm-clus physics.atom-ph
Compensation of the trap-induced quadrupole interaction in trapped Rydberg ions
分析了里德伯离子的里德伯电子态与离子阱的射频电场之间的四极相互作用。这种耦合对于被俘获离子的最低能级是可以忽略的，但是对于被俘获的里德伯离子由于其大的电偶极矩而是重要的。这种耦合不能被标准驻波近似忽略，因为它与俘获电场的频率相当。我们调查的四极耦合的效果进行适当的有效表示的哈密顿量。对于一个单一的离子，我们表明，在这个有效的图片的四极相互作用被取代的重新缩放的激光强度和额外的斯塔克移动的里德伯能级。因此，这种有害的四极耦合可以通过适当增加拉比频率来有效地补偿。此外，我们考虑了在四极耦合存在下里德伯离子对之间的强偶极-偶极相互作用。在有效表象中，我们观察到偶极-偶极耦合的减少以及额外的自旋-自旋相互作用。
2019-02-04 physics.atom-ph quant-ph
Anomalously enhanced lifetimes of low angular momentum Rydberg states in singly charged alkaline-earth metal ions
Institut für Theoretische Physik and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所与集成量子科学与技术中心）；School of Physics and Astronomy and Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-Equilibrium Systems, The University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院及量子非平衡系统数学与理论物理中心）
本文发现单电荷碱土金属离子中某些低角动量里德伯态寿命异常增强（因子>8），零温源于偶极矩阵元相消，室温源于能级间距增大，对量子模拟与计算有重要意义。
2026-09-30 physics.atom-ph quant-ph
Two-qubit gate protocols with microwave-dressed Rydberg ions in a linear Paul trap
本文研究了线性保罗阱中微波缀饰里德堡离子的三种受控相位门协议，通过优化激光参数抑制非绝热跃迁，在0.2μs门时间下实现99.25%保真度，超越基态离子门速度，推动快速量子计算与纠错。
2024-12-18 physics.atom-ph 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
Precision spectroscopy of the fine and hyperfine structures of high molecular Rydberg-Stark states: Metrology of molecular hydrogen ions
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre National de la Recherche Scientifique（法国国家科学研究中心）
研究两类因离子核心角动量性质不同的高自电离分子里德堡-斯塔克态精细和超精细结构，结合多通道量子亏损理论和矩阵对角化分析光谱，得出相关常数及振动间隔，此方法通用且广泛适用于分子阳离子结构测量。
2026-07-09 physics.atom-ph
Any-to-any connected cavity-mediated architecture for quantum computing with trapped ions or Rydberg arrays
我们提出了一个硬件架构和协议，用于连接包含在一个光腔中的许多本地量子处理器。该方案与囚禁离子或里德伯阵列兼容，并通过单光子传输通过腔分配纠缠来实现任意两个量子比特之间的隐形传态门。即使对于中等质量的腔，预示也能实现高保真纠缠。对于由线性链中的捕获离子组成的处理器，具有现实参数的单个腔每隔几$μ$ s就成功地传输光子，使得在200 $μ$ s中包含总共500个量子比特的20个离子链的任意对任意纠缠成为可能，其中，分辨率和速率仅受本地操作和离子读出的限制。对于由里德伯原子组成的处理器，我们的方法完全连接了数千个中性原子的大阵列。我们的架构所提供的连接性可以使用多个重叠腔扩展到数万个量子位，扩展了NISQ时代算法和哈密顿模拟的能力，并实现了更强大的高维纠错方案。
2021-09-23 physics.atom-ph quant-ph
Sub-microsecond entangling gate between trapped ions via Rydberg interaction
在比相干时间短得多的时间尺度上产生大系统中的量子纠缠是强大的量子模拟和计算的关键。被囚禁的离子是最精确控制和最好隔离的量子系统之一，具有通过几十微秒内的少离子晶体的振动运动操作的低误差纠缠门。为了超越经典计算机所能处理的复杂性水平，主要的挑战是在大离子晶体中实现快速纠缠操作。极性分子和里德伯原子系统中强的偶极-偶极相互作用允许更快的纠缠门，但与捕获离子相比的稳定的状态无关的限制需要在这些系统中得到证明。在这里，我们结合了这些方法的好处：我们报告了一个$700\,\mathrm{ns}$两离子纠缠门，利用被困里德伯离子之间的强偶极相互作用，并产生一个贝尔态与$78\%$保真度。门误差的来源被识别，并预测低于$0.2\%$的总误差的实验可实现的参数。此外，我们预测，剩余耦合到运动模式贡献$\sim 10^{-4}$门误差在一个大的离子晶体的100个离子。这为显着加速和扩大捕获离子量子计算机和模拟器提供了新的途径。
2019-08-29 physics.atom-ph quant-ph
Exploring the many-body dynamics near a conical intersection with trapped Rydberg ions
电子势能面之间的圆锥交叉点是研究大分子激发态非绝热过程的典范。然而，由于相应的动力学发生在飞秒的时间尺度上，它们的研究仍然具有挑战性，需要超快光谱技术。我们证明，被困的里德伯离子是一个平台，工程师锥形交叉点，并模拟其随后的动态更大的长度和时间尺度的纳米和微秒的顺序，分别在一个高度可控的系统。在这里，势能面的形状和圆锥形交叉点的位置可以调谐由于里德伯离子的高极化率和强偶极交换相互作用之间的相互作用。我们研究了如何存在的一个圆锥形的交叉点影响的核和电子动力学演示，特别是，它是如何导致抑制的核运动。这些效应可以通过在最先进的实验装置中对电子布居进行直接光谱测量来实时监测。
2021-06-11 physics.atom-ph quant-ph
Controlled long-range interactions between Rydberg atoms and ions
我们从理论上研究了囚禁离子与耦合到里德伯态的原子的相互作用。与基态原子的情况相比，里德伯能级的强极化率使原子和离子之间的相互作用强度增加了许多数量级，并且可以介导超过微米。我们计算出，这种相互作用可以用来产生原子和离子的运动或内部状态之间的纠缠。此外，离子可以用作总线，用于调解原子自旋之间的自旋-自旋相互作用，类似于离子阱量子模拟中大量采用的技术。所提出的方案具有吸引人的功能，因为它映射到原子上的捕获离子量子系统的好处，而不会明显阻碍其内在的可扩展性。不需要离子或原子的基态冷却，并且该设置允许完全动态控制。此外，该方案在很大程度上不受离子微动的影响。我们的研究结果是感兴趣的混合量子信息平台的开发和实施量子模拟的固态物理。
2016-02-15 physics.atom-ph quant-ph
Impact of micromotion and field-axis misalignment on the excitation of Rydberg states of ions in a Paul trap
本文研究Paul阱中微运动与场轴失准对离子里德伯态激发谱的影响，通过Floquet理论和微扰方法建立最小模型，分析可寻址且能量隔离的里德伯线存在的参数区域，为相干操控提供指导。
2025-05-23 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg states of hydrogen-like ions in braneworld
人们一直认为，精确测量类氢离子里德伯态之间的光学跃迁频率可以用来获得一个更好的里德伯常量的值，甚至更准确地测试量子电动力学（QED）理论，通过避免质子半径的不确定性。基于这种观点，我们在膜世界模型的背景下研究了引力相互作用对类氢离子里德堡态能级的影响。众所周知，在这种情况下，引力相互作用在短距离内被放大。我们表明，对于里德伯态，引力势能的主要贡献不是来自于集中在原子核上的静止能量，而是来自于原子核电荷产生的电磁场的能量，该能量在空间中传播。原因是，当离子处于高角动量的里德伯态时，由于轻子在其中运动的电真空的引力影响，引力势能在零宽膜近似下是不可计算的。考虑到厚膜的情况下，我们计算的引力势能与核电荷的约束参数的膜中的电场。我们证明了引力对里德堡态能级的影响可以被额外维度放大，即使隐藏维度的紧致化尺度小于玻尔半径。
2017-09-12 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Fast programmable entanglement of Barium ion qubits using Rydberg states and AC-Stark shifts
本文提出利用钡离子里德伯态和1310 nm电信波段交流斯塔克位移实现快速可编程纠缠，通过双光子激发和光强调制实现亚微秒离子对纠缠门及独立寻址。
2025-07-22 physics.atom-ph
Exploring vibronic dynamics near a sloped conical intersection with trapped Rydberg ions
Mohammed VI Polytechnic University（穆罕默德六世理工大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
利用受困里德堡离子的边带跃迁和偶极-偶极相互作用，研究斜锥交点附近自旋-声子耦合动力学，发现声子波包在势能最小值时冻结，而隧穿导致初始态部分复兴，且在微秒和纳米尺度上实现拉比振荡。
2025-12-04 physics.atom-ph quant-ph
Direct laser cooling of Rydberg atoms with an isolated-core transition
提出一种通过冷却里德堡电子轨道内残余离子芯来直接激光冷却碱土金属里德堡原子的方案，证明存在可驱动超100μs的闭合冷却循环，并分析了磁场下的冷却动力学。
2024-04-30 physics.atom-ph
Microwave-Dressing of Rydberg States in a Trapped Calcium Ion
本研究利用光场和微波场激发囚禁冷40Ca+离子的里德堡态，在n=49流形中观测了S和P态的微波修饰，实验结果与多能级计算吻合，为控制单离子及离子晶体里德堡态相互作用提供了重要依据。
2025-04-30 physics.atom-ph quant-ph
Long-range multi-body interactions and three-body anti-blockade in a trapped Rydberg ion chain
被俘获的里德伯离子代表了用于量子模拟和信息处理的灵活平台，其结合了对电子自由度和振动自由度的高度控制。将离子单独激发到高里德堡能级的可能性提供了一种系统，其中激发离子对之间的强且长距离的相互作用可以通过外部激光场进行设计和调谐。我们发现，里德伯对相互作用和集体运动模式之间的耦合产生有效的远程多体相互作用，包括两个，三个，和四体条款。它们的形状、强度和范围可以通过离子阱参数来控制，并且强烈依赖于离子晶体的平衡构型和振动模式。通过聚焦于实验上可行的准一维$ {}^{88}\mathrm{Sr}^+ $里德堡离子的设置，我们证明了多体相互作用通过出现软模式而增强，例如，具有结构相变。这对多体电子状态有着显著的影响，例如，在三体反封锁效应中。我们的研究表明，捕获的里德伯离子提供了新的机会，研究异国情调的多体量子动力学驱动的增强多体相互作用。
2020-09-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Collisional and thermal ionization of sodium Rydberg atoms I. Experiment for nS and nD atoms with n=8-20
本文研究了钠原子nS和nD（n=8-20）的里德伯原子的碰撞和热电离。实验采用两步脉冲激光激发，原子密度约为2 × 10^{10} cm^{-3}。从缔合，潘宁，和热电离过程的分子和原子离子进行了检测。研究发现，在300 K的环境温度下，黑体辐射的光子使里德伯原子光电离，产生了原子离子。黑体电离率和有效寿命的里德伯态的利益进行了测定。在Na（nL）+Na（3S）碰撞中，发现分子离子来自缔合电离。采用基于Na_{2} ^{+}和Na^{+}离子信号相对测量的原始方法测量了缔合电离速率常数。
2005-01-18 physics.atom-ph physics.chem-ph
Probing electronic state-dependent conformational changes in a trapped Rydberg ion Wigner crystal
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）
本研究利用冷囚禁三离子晶体，将中心离子激光耦合至里德伯态，首次实验观测到依赖电子态的维格纳晶体构象变化（线性转锯齿形）及振电杂化光谱特征，为人工分子系统研究奠定实验基础。
2025-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Hydrogen molecular ions for improved determination of fundamental constants
分析了氢分子离子H + 2和HD +的高分辨振转光谱用于独立测定几个基本常数的可能性。虽然这些分子已被提出计量的核电子质量比，我们表明，它们也是敏感的质子和氘核的半径和里德伯常量的水平上的当前的差异俗称为质子大小之谜。所需的精度水平，在10 - 12的范围内，可以达到实验，使用多普勒自由双光子光谱方案，并通过理论预测。它示出了如何测量几个精心选择的振转跃迁可能揭示新的光质子半径的难题，提供了一种替代的准确测定的里德伯常量，并产生新的值的质子-电子和氘-质子质量比一个数量级更高的精度。
2016-05-18 physics.atom-ph
Spatial imaging of a novel type of molecular ions
具有高度激发电子的原子，称为里德伯原子，可以形成不寻常类型的分子键。该键与众所周知的离子键和共价键的不同之处不仅在于其结合机制，而且在于其键长范围高达几微米。在这里，我们观察到一种新型的分子离子的基础上的离子电荷和翻转诱导偶极子的里德伯原子与几微米的键长之间的相互作用。我们测量的振动光谱和空间分辨的键长和角取向的分子，使用高分辨率的离子显微镜。由于大的键长，分子动力学非常慢。这些结果为进一步研究分子动力学中的时空效应铺平了道路，例如，超越伯恩-奥本海默物理学
2021-11-04 physics.atom-ph
A Quantum Interface Between Neutral-Atoms and Trapped-Ions Quantum Registers
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究中性原子与囚禁离子量子寄存器间的量子接口，提出并分析方案，通过光镊与保罗阱势实现里德堡囚禁，增强原子 - 离子极化相互作用，实现对MS门的条件控制，为确定性原子 - 离子混合量子门和量子接口建立实用途径。
2026-07-24 physics.atom-ph quant-ph
Non-equilibrium exciton dynamics in tailored molecular potentials of Rydberg ion crystals
Universität Tübingen（蒂宾根大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）
利用里德伯离子晶体中电子态依赖的分子势能面，研究非微扰参数区域内的激子动力学，并通过三离子系统展示其量子模拟能力。
2026-05-26 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
Proposal for the determination of nuclear masses by high-precision spectroscopy of Rydberg states
单电子离子里德伯态的理论处理由于实际上没有核尺寸修正而变得容易，而像里德伯常量这样的基本常数可能在计划中的高精度光谱实验的范围内。因此，在里德伯态之间转移跃迁能量的主要核效应是由于核质量。因此，里德伯跃迁的光谱测量可以用来精确地推断核质量。详细探讨了这种方法在氢和氘以及类氢锂和碳中的可能应用。为了完成主量子数n=5，..态的量子电动力学（QED）自能余项函数的分析、数值和解析计算，8和角动量L=n-1和L=n-2（j = L +/- 1/2）。
2010-04-23 physics.atom-ph
Quantum simulation with Rydberg ions in a Penning trap
Institut für Theoretische Physik and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所及集成量子科学与技术中心）；Department of Physics, University of Massachusetts Boston（马萨诸塞大学波士顿分校物理系）；Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系）；QUANTUM, Johannes Gutenberg Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学QUANTUM）；School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院）；Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-Equilibrium Systems, University of Nottingham（诺丁汉大学量子非平衡系统数学与理论物理中心）
利用Rydberg离子在Penning陷阱中实现二维自旋系统量子模拟，通过强偶极相互作用和长寿命离子探索长时尺度物理现象。
2026-09-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Stark spectroscopy of Rydberg atoms in an atom-ion hybrid trap
本文报道了原子-离子混合阱中超冷原子的里德堡光谱，用于探测原子和离子混合物中的电场。我们得到的光谱表现出激发间隙对应于避免在斯塔克地图的能级交叉。从这些测量中，我们可以得出结论，基态原子经历高达250 V/cm的电场。然而，解释结果存在困难，因为一些数据表明电场是由离子产生的，而另一些数据表明它们来自保罗陷阱。我们讨论了可能的情况下解释测量数据，提供第一次测量检查这些情况下，并提出方法，最终解决这个难题。
2019-01-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Rydberg ion flywheel for quantum work storage
本文提出由谐波阱中两个激光驱动强耦合里德伯离子构成的热装置模型，利用平动自由度作为飞轮存储电子自由度循环热力学过程产生的功，并通过平均场及数值、解析计算确定其充能速率。
2024-01-23 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Scanning electron microscopy of Rydberg-excited Bose-Einstein condensates
我们报告的实现高分辨率电子显微镜里德伯激发超冷原子样品。紫外激光系统的实现使我们能够通过单光子跃迁将原子激发到里德堡态。通过使用电子显微镜技术在里德伯激发的原子，我们观察到一个巨大的增强离子的产生。这是由于$l$ -改变碰撞，加宽了里德伯能级，因此增加了里德伯原子的激发速率。我们的结果为原子样品中里德伯原子的高分辨空间探测铺平了道路。
2014-03-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Fundamental linewidth limit of electromagnetically induced transparency in a thermal Rydberg ladder
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
本研究通过实验和理论推导，确定了热蒸汽中瑞德堡态双光子能量分辨率的最精确线宽限制，并揭示了接近此限制时的展宽机制。
2026-03-04 physics.atom-ph
Tripartite quantum Rabi model with trapped Rydberg ions
本文提出三方量子 Rabi 模型（TQRM），研究玻色子与双自旋的耦合机制，解析推导本征谱，并指出可在囚禁里德堡离子量子模拟器中实现，为探索自旋与运动自由度的新关联和纠缠提供新机遇。
2024-06-01 physics.atom-ph quant-ph
Spectral Signatures of Vibronic Coupling in Trapped Cold Ionic Rydberg Systems
研究受限冷离子Rydberg系统中振电耦合的光谱特征，揭示长程偶极相互作用导致的内外自由度杂化可通过量子Rabi模型描述，并证明射频光谱学能有效探测该现象。
2025-03-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Evolution from a molecular Rydberg gas to an ultracold plasma in a seeded supersonic expansion of NO
我们报道了从冷里德伯分子气体中自发形成等离子体。双共振激光激发促进一氧化氮，冷却到1 K的种子超音速分子束，单里德伯态延伸深至80厘米$^{-1}$以下的最低电离阈值。受照体积中激发分子的密度高达1 × 10 $^{13}$ cm $^{-3}$。该群体进化以产生瞬时自由电子和电子的持久冷等离子体以及完整的NO $^{+}$离子。
2008-04-15 physics.atom-ph physics.chem-ph
Metastable doubly-charged Rydberg molecules
本文预测了由$^{87}$Rb里德堡原子与一对阳离子构成的长程三聚体$^{87}$Rb$_3^{2+}$存在亚稳态振动束缚态，其束缚源于离子与里德堡原子四极矩的相互作用，且稳定性对主量子数高度敏感。
2024-05-31 physics.atom-ph
Photoionization of Rb$^{2+}$ ions in the valence energy region 37 eV -- 44 eV
最近在伯克利的高级光源（\textsc{als}）处使用光子-离子合并束装置在37.31 eV- 44.08 eV的能量范围内以高分辨率测量Rb $^{2+}$离子的绝对光电离截面，其中鉴定了自电离里德伯共振系列（Macaluso D A et. J. Phys. B：在。摩尔光学物理学{ \bf 49}（2016）235002; { \bf 50}（2017）119501）}。在13.5 $\pm$-2.5毫电子伏带宽下进行的详细光子能量扫描说明了与基态和亚稳态相关的多个里德堡共振系列。在这里，我们提出了理论的横截面的结果，使用Dirac-Coulomb $R$ -矩阵近似与共振的详细分析。计算了$3d^{10}4s^2 4p^5 \; {^2}{\rm P^o}_{J}$、$J=\frac{3}{2}$基态和相应的$3d^{10}4s^2 4p^5 \; {^2}{\rm P^o}_{J}$、$J=\frac{1}{2}$亚稳能级。大规模计算的结果以\textsc{als}高分辨率测量为基准，并再现了光谱中的主要共振特征，为天体物理应用的理论工作提供了信心。
2019-04-25 physics.atom-ph
Heteronuclear long-range Rydberg molecules
本文报道了在39K和133Cs的双粒子磁光阱中，通过单光子紫外光缔合作用，形成了同素的Cs2，K2和异素的CsK长程里德堡分子。不同的基态密度依赖的同质和异质光缔合速率和稳定的分子离子的自电离产生的检测提供了一个明确的分配。我们进行绑定绑定毫米波光谱的远程里德伯分子访问分子状态无法访问的单光子光缔合。基于最新的理论模型和原子参数的计算不能一致地再现来自同质和异质长程里德伯分子的全套数据。这表明，异质长程里德堡分子的光缔合和毫米波光谱为理论模型的发展提供了一个基准。
2021-01-06 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg tomography of an ultra-cold atomic cloud
里德伯原子之间的强相互作用最显著的特征之一是偶极阻塞效应，它只允许在阻塞球的体积内对里德伯态进行单次激发。在这里，我们提出了一种方法，在空间上可视化这种现象的非均匀气体的超冷铷原子。在我们的实验中，我们扫描的位置之一的激发激光器的冷云，并确定检测到的里德堡激发作为位置的函数的数量。通过中间5P水平的双光子电离过程中产生的离子的数量得到一个比较这种分布，我们证明了封锁效应修改的里德伯激发轮廓的宽度。此外，我们还研究了里德堡激发的动力学，发现激发的时间尺度依赖于束流位置处的原子密度。
2013-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Determination of quantum defect for the Rydberg P series of Ca II
在射频离子阱中对激光冷却的$^{40}$ Ca $^+$离子的里德堡23 P $_{1/2}$态进行了实验研究。使用微动边带光谱上的一个狭窄的四极跃迁，振荡电场在离子位置的精确特征，和调制的里德伯跃迁由于这个字段被最小化。通过对这条P线和先前测量的Ca II的P和F能级能量的相关拟合，我们确定了95 751.916（32）$\rm {cm}^{-1}$的电离能，与公认的值一致，以及$n$ P $_{1/2}$态的量子亏损。
2019-10-10 physics.atom-ph quant-ph
Precision spectroscopy of negative-ion resonances in ultralong-range Rydberg molecules
负离子在电子脱离极限附近的能级结构决定了电子与母中性原子的低能散射。我们证明，一个单一的超冷原子束缚在里德伯轨道内形成一个超长程里德伯分子提供了一个原子尺度的系统，这是高度敏感的电子中性散射，从而允许详细的洞察到潜在的近阈值阴离子状态。我们的测量揭示了迄今未观察到的精细结构的$^3P_J$三重的Rb $^-$，并允许我们提取参数的相关$p$波散射共振偏离以前的理论估计。此外，我们观察到一种新的里德堡分子的负离子自旋轨道耦合介导的对齐机制。
2019-08-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Arrested relaxation in an isolated molecular ultracold plasma
自发雪崩到等离子体分裂椭圆体里德堡气体的核心一氧化氮。双极膨胀首先淬灭了这个核心等离子体的电子温度。然后，从弹道离子到椭球翼中的冷冻里德伯分子的长距离共振电荷转移淬灭了质心离子/里德伯分子速度分布。这一系列的步骤产生了一个显着的自组装机制，其中最初形成的热电子和离子的动能驱动等离子体体积的分离。这些动力学将能量隔离在质量传输的储存器中，启动一个过程，该过程将分离体积退火以形成强耦合离子和电子的表观玻璃。短时电子能谱为完全电离提供了实验依据。该系统的长寿命，特别是其相对于重组和中性解离的稳定性，表明这种转变提供了一个强大的状态逮捕松弛，远离热平衡。
2017-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Long-range model of vibrational autoionization in core-nonpenetrating Rydberg states of NO
在高轨道角动量（$\ell \geq 3$）里德堡态，离心势垒阻碍里德堡电子接近离子核。因此，这些核心非穿透的里德伯态可以通过简化模型很好地描述，其中里德伯电子仅受到长程电性质的弱扰动（即，多极矩和极化率）。我们用长程模型描述了一氧化氮（NO）高$\ell$里德堡态的振动自电离动力学。特别是，我们的模型解释了广泛的角动量交换的离子芯和里德伯电子，以前观察到的振动自电离的$f$（$\ell=3$）里德伯态。这些结果揭示了一个长期存在的机制问题，围绕这些以前的观察，并支持一个直接的，振动的自电离机制，间接的，predissociation介导的机制。此外，我们的模型正确地预测了新测量的$g$（$\ell=4$）里德堡态的总衰变率，因为对于$\ell\geq4$，非辐射衰变主要是由自电离而不是预解离。我们研究了由$g$态的振动自电离产生的NO $^+$离子转动态分布的预测，并讨论了我们的模型在分子离子产生中实现量子态选择的应用。
2022-01-13 physics.atom-ph physics.chem-ph
Revisiting Atomic Collisions Physics with highly charged ions, A tribute to Michel Barat
Michel Barat于2018年11月去世，享年80岁，此前他在原子和分子碰撞方面拥有丰富的职业生涯。他积极参与了电子促进模型的形式化，为化学前沿的低能反应碰撞做出了贡献。他研究了高电荷离子的电子捕获机制，转向碰撞诱导的簇解离，最后转向紫外激光激发诱导的生物分子碎裂机制。在这段高度活跃的时间里，他创建了一个实验室，组织了ICPEAC，并积极参与研究管理。本文涵盖了他指导我在高电荷离子（HCI）电子捕获领域的科学活动的十年。尽管开放通道的数量令人印象深刻，米歇尔发现了一种方法来捕捉重要的参数，并简化了几个电子捕获过程的描述;取向倾向，电子促进，真正的双电子捕获，转移电离，转移激发，形成里德堡态，和电子捕获的亚稳态。每一次，米歇尔都与其他团体建立了富有成效的合作关系。
2020-05-15 physics.atom-ph
Near threshold rotational excitation of molecular ions by electron-impact
用{ \it ab initio}计算了低碰撞能下H $_3^+$的电子转动激发截面.绝热核旋转（ANR）近似的有效性，结合$R$矩阵波函数，通过与基于Kokoouline和Greene（{ \it Phys. Rev. A} { \bf 68} 012703 2003）的处理的振转量子亏损理论计算的比较进行评估。纯ANR激发截面被证明是准确的阈值，除了在存在大的振荡里德伯共振。这些共振发生在与$ΔJ=1$的跃迁中，并且是由闭合通道效应引起的。一个简单的解析公式推导出平均的旋转概率在这样的共振在一个3通道的问题。在符合维格纳定律的吸引力库仑场，旋转激发截面被证明是大的和有限的阈值，与一个显着的，但温和的贡献，从封闭的渠道。
2006-08-07 physics.atom-ph
Perspectives on testing fundamental physics with highly charged ions in Penning traps
在潘宁陷阱中，电磁力被用来在良好控制的条件下将带电粒子限制在几乎无限的时间内。已经开发出灵敏的检测方法以允许观察单个存储离子。可以采用各种冷却方法来将捕获粒子的能量降低到接近静止。在这篇综述中，我们总结了如何高度带电的离子提供了独特的可能性，精密测量潘宁陷阱。精确的原子和核质量以及束缚电子的磁矩允许确定基本常数，如电子的质量，或者对基本相互作用进行严格的测试，如束缚态量子电动力学。高精度潘宁阱光谱与高电荷离子的最新结果和未来的前景将进行讨论。
2022-03-15 physics.atom-ph
Compact detector for atom-atom correlations on an atom chip
本文提出一种用于原子芯片上里德伯原子的紧凑型电离探测器，结合静电透镜与通道电子倍增器阵列实现态选择性和空间分辨测量，可用于量子比特关联探测和腔介导量子门。
2025-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Residual Symmetries in the Spectrum of Periodically Driven Alkali Rydberg States
我们确定了一个基本的结构，微波驱动的碱里德堡态的光谱中，突出了库仑对称性的存在下，非氢的核心的残余。核心引起的修正相对于氢光谱可以占一个微扰的方法。
1999-11-25 chao-dyn nlin.CD physics.atom-ph
