Dissipation induced dipole blockade and anti-blockade in driven Rydberg systems
本文从理论和实验上研究了受驱动里德伯系统中自发产生的污染里德伯原子引起的竞争阻塞和反阻塞效应。这些污染物原子提供了强偶极-偶极相互作用的来源，并在系统的行为中起着至关重要的作用。我们从理论上研究这个问题，使用两种不同的方法。第一种是累积展开近似，其中我们忽略了三阶和更高的连接相关。使用这种方法的情况下，共振驱动，多体封锁半径图片出现，我们发现定性与以前的实验结果一致。我们进一步预测，随着原子密度的增加，Rydberg布居数对Rabi频率的依赖关系将从二次依赖关系过渡到较低的Rabi频率的线性依赖关系。我们通过在两个不同的原子密度下观察这种交叉来实验研究这种行为。我们证实，较大的密度系统有一个较小的交叉拉比频率比较小的密度系统。第二种理论方法是一组唯象的非齐次速率方程。我们比较了我们的速率方程模型的结果[E. A. Goldschallen等人，PRL 116，113001（2016）]，并发现这些速率方程为共振和非共振驱动提供了稳态Rydberg布居的定量良好的标度行为。
2017-10-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Anisotropic deformation of Rydberg blockade sphere in few-atom systems
里德堡封锁球呈现出一幅有趣的景象，通过它可以清楚地理解和深入研究由强里德堡-里德堡相互作用引起的许多集体多体效应。在目前的工作中，我们开发了一个新的定义的有效的两个原子的封锁半径，并表明，原来的球形封锁面将变形时，原子的实数从2增加到3。阻塞球的这种变形揭示了空间各向异性和收缩的性质，强烈依赖于原子间的距离。此外，我们还研究了Rydberg反封锁效应的最佳条件，并对提高少原子系统的反封锁效率进行了预测。
2013-09-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Rydberg Quantum Gates Free from Blockade Error
精确的量子门是构建量子计算机的基本要素。利用里德伯原子的阻塞效应设计量子逻辑门近年来引起了人们极大的兴趣。然而，这些门的保真度和操作速度从根本上受到固有封锁误差的限制。本文提出了一种基于里德堡封锁效应的无封锁误差的量子门。与以往方案中的“阻塞”方法不同，我们利用Rydberg能量位移实现了一个有理广义Rabi频率，从而使门的一个输入态出现一个$π$相位。这导致精确的里德伯量子逻辑门可以在0.1- $μs$时间尺度上或更快地操作，因为它通过与阻断移位相当的拉比频率工作。
2017-06-12 physics.atom-ph quant-ph
Controlling the dipole blockade and ionization rate of Rydberg atoms in strong electric fields
我们研究了一种新的制度的里德堡激发封锁使用高度斯塔克位移，但长寿命，状态的Rb原子受到电场以上的经典电离极限。这样的状态允许调整偶极-偶极相互作用强度，而它们的电离率可以通过电场的小变化而改变两个数量级。我们展示了激光激发的相互作用的里德伯态，然后用控制电离和放大成像高的空间和时间分辨率的检测。我们的工作揭示了迄今为止尚未探索的可能性，以控制相互作用强度和动态调谐电离和检测的里德伯原子，这可能是有用的实现和评估量子模拟器，在空间和时间上的变化。
2019-05-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Study of Rydberg blockade in thermal vapor
本文给出了在热原子蒸气中里德伯阻塞的实验证明，其中原子不一定被冻结。我们发现，并不是所有的相互作用的原子，但只有具有相同的速度的原子集体参与封锁过程。利用这一观测结果，我们建立了一个基于超原子图像的模型来研究热蒸汽中的阻塞相互作用。我们利用光外差探测技术对铷热蒸气中的里德伯布居进行了测量，在合适的实验参数范围内观察到了里德伯布居的密度相关抑制。利用该模型对实验数据的进一步分析验证了范德华相互作用强度$(C_{6})$与里德堡态主量子数的标度律，但存在$11\%$误差.我们的结果表明，在热蒸汽中的多光子激发与适当的激光配置探测里德伯阻塞相互作用的光学非线性和多体效应。
2018-02-19 physics.atom-ph quant-ph
Two-Atom Rydberg Blockade using Direct 6S to nP Excitation
我们探索了一种单光子的方法来激发里德堡态和里德堡封锁。使用详细的理论模型，我们表明直接激发的可行性，预测的背景电场的影响，并计算所需的原子间距离观察里德伯封锁。然后，我们测量和控制的电场环境，使里德堡态的相干控制。在这种相干控制下，我们证明了两个相距6.6（3）μm的原子的里德堡阻塞.当与更常见的双光子激发方法相比时，这种单光子方法是有利的，因为它消除了通过光子散射和从中间态的AC斯塔克位移的退相干通道，同时适度增加多普勒灵敏度。
2014-04-21 physics.atom-ph quant-ph
Observation of the Dipole Blockade Effect in Detecting Rydberg Atoms by the Selective Field Ionization Method
激光激发介观里德伯原子系综时的偶极阻塞效应是由于相互作用的里德伯原子的集体能级发生移动，使一个原子激发到里德伯态时阻塞了其他原子的激发。它用于在光阱中获得基于单个中性原子的纠缠量子比特态。本文介绍了用选择性场电离方法观察到1-5个原子的介观系综偶极阻塞的实验结果。研究了磁光阱中Rb里德伯原子的三光子激光激发$ 5S_{1/2} \to 5P_{3/2} \to 6S_{1/2} \to nP_{3/2} $谱。我们已经发现，对于介观系综，这种方法只允许观察到部分偶极阻塞。这很可能与寄生电场的存在降低了里德伯原子的相互作用能、检测到高态的概率的降低以及在单个相互作用体积中的里德伯原子的相互作用能的强角度依赖性有关。
2020-04-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Deterministic spin-wave interferometer based on Rydberg blockade
自旋波NOON态是一个$N$ -粒子Fock态，两个原子的自旋波模最大纠缠。由于相位对原子集体运动敏感的特性，SW NOON态可以作为一种新型的原子干涉仪，在量子增强测量中有着广阔的应用前景。在本文中，我们提出了一个有效的协议，确定性地产生原子SW NOON状态，采用里德伯封锁。分析了实际操作中可能出现的误差。提出了可行的实验方案。我们的方案比最近的实验证明的方案要有效得多，该方案只产生了一个预示性的二阶SW NOON态。
2011-05-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Study of Rydberg blockade mediated optical non-linearity in thermal vapor using optical heterodyne detection technique
我们证明了热蒸气中双光子激发到里德伯态的阻塞现象。一种基于光外差的技术被用来测量在强激光束的存在下，通过双光子共振耦合到里德伯态的探测光束远离共振到铷的D2线的色散。当耦合到主量子数n = 60的里德堡态时，观察到色散峰的密度相关抑制。用里德伯阻塞现象解释了实验观察。实验测得阻塞半径约为2.2 μ m，这与热蒸汽中双光子共振的多普勒宽度所引起的定标一致。我们的结果为在热蒸汽中实现基于里德伯阻塞的单光子源和强单光子非线性提供了可能。
2016-05-21 physics.atom-ph quant-ph
Design fast Rydberg blockade SWAP gates with synthetic modulated driving
本文针对双量子比特里德堡阻塞SWAP门的存在性问题，提出利用合成连续调制驱动设计快速SWAP里德堡阻塞门的方法，实现相干布居转移与相位积累，对有限阻塞强度和激光波动具有鲁棒性。
2024-11-15 physics.atom-ph quant-ph
Spatial dependence of fidelity for a two-qubit Rydberg-blockade quantum gate
研究了H. Levine等人（Phys.Rev.Lett. 123，170503（2019））。这个门基于里德伯封锁技术，由两个全局激光脉冲组成，驱动附近的原子。我们分析了相互作用$^{87}$ Rb里德伯原子的多级塞曼结构，并使用特定的驱动光束的几何形状和偏振模型的两个实验可用的激发方案。特别是，我们估计封锁移位依赖于原子间的距离和角度相对于量子化轴。此外，我们表明，使用里德堡$d$ -状态，相反，$s$ -状态，导致一个明显的角度依赖的封锁移位和门保真度。
2022-06-24 physics.atom-ph quant-ph
Effects of molecular resonances on Rydberg blockade
我们研究了与里德伯原子的复杂分子相互作用相关的共振对里德伯阻断的影响。我们发现，在短的原子间距离的双激发原子对之间的密集间隔的分子势成为与光激发的可分辨共振。这样的分子共振限制了里德堡阻断中个体激发的相干控制。作为例子，我们计算了Rb原子在$100s$态渐近线附近的分子相互作用势，以表征这种有害的分子共振，确定了分子的共振损失率和非均匀光移。技术，以避免不希望的影响的分子共振进行了讨论。
2015-08-11 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement of Two Atoms using Rydberg Blockade
本文回顾了研究团队搭建的利用里德伯原子强相互作用实现光学可分辨距离下中性Rb原子纠缠的装置，梳理了该过程涉及的各环节基础物理原理。
2012-02-23 physics.atom-ph quant-ph
High-fidelity Rydberg-blockade entangling gate using shaped, analytic pulses
我们表明，使用整形脉冲提高了里德堡封锁两个量子比特纠缠门的保真度几个数量级相比，以前的协议的基础上方脉冲或最佳控制脉冲。使用分析导数去除绝热门（DRAG）脉冲，减少激发的主要泄漏状态和分析方法，找到最佳的里德伯封锁，我们产生贝尔态的保真度$F>0.9999$在300 K的环境中的门时间只有$50\;{\rm ns}$，这是一个数量级比以前的协议更快。这些结果建立了可扩展的量子计算与里德堡封锁门的中性原子量子比特的潜力。
2016-09-07 physics.atom-ph quant-ph
Cooperative atom-light interaction in a blockaded Rydberg ensemble
通过利用电磁感应透明（EIT）将探测跃迁耦合到里德伯态，我们将强偶极-偶极相互作用映射到光场上。我们的特征作为探针强度和密度的函数的合作光学非线性。我们发现，偶极封锁的效果不能用平均场来描述，但需要一个$N$ -原子合作模型。获得了良好的定量协议，为三个原子每个封锁与$n=60$里德堡态。我们对$<110$ kHz的封锁球的退相速率设置上限。
2010-06-21 physics.atom-ph quant-ph
Dipole blockade in a cold Rydberg atomic sample
本文综述了冷里德伯原子组合体中相互作用的研究进展。我们更特别地关注偶极-偶极相互作用和激光里德堡激发中偶极封锁的影响，这为量子工程提供了有吸引力的可能性。我们首先介绍了里德伯原子之间的各种相互作用。这样一个组件的激光里德伯激发，然后描述与偶极封锁现象的介绍。我们报道了最近在这个问题上进行的实验，从一对原子的情况下，允许纠缠的波函数的原子和打开一个迷人的方式实现量子比特和量子门。然后，我们考虑几个工程的封锁效应在一个大的组装的原子为三种不同的配置：封锁通过电场诱导偶极子，通过Förster共振和范德华相互作用。分析了相干性和协同性的性质。最后，我们处理的作用，负责潘宁电离的里德伯原子之间的偶极-偶极相互作用。讨论了离子对偶极阻塞的扰动和里德堡向超冷等离子体的演化。
2010-06-03 physics.atom-ph quant-ph
Multi-Manifold Stark Splittings Lift the Rydberg Blockade
考虑到斯塔克分裂能级跨越几个流形的里德伯封锁的空间演化进行了研究。我们发现，在小的原子间距离，例如，由P.Schauss等人[Nature 491，87（2012）]在实验上观察到的这种变化可以通过来自相邻流形的扰动能级来解释，所述扰动能级进入由激发激光器的带宽限定的激发的能量窗口。同样的机制也可以解释为什么里德伯原子对的关联函数在整个里德伯阻塞区保持非零。
2017-05-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Jaynes-Cummings dynamics in mesoscopic ensembles of Rydberg-blockaded atoms
我们表明，Jaynes-Cummings动力学可以观察到介观原子系综与经典电磁场的里德堡封锁制度，在介观系综的平均里德堡激发数的时间动态显示崩溃和复苏典型的这个模型。由于Rydberg阻塞系综集体态之间Rabi振荡的频率取决于相互作用原子的数量，对于随机加载的光学偶极阱，我们预测Rabi振荡的崩溃和复兴。我们研究了有限的相互作用强度和有限的激光线宽对复苏可见度的影响。我们已经表明，拉比振荡的崩溃和复苏的观察可以被用来作为一个里德伯封锁的签名，而不需要测量的确切数目的里德伯原子。
2014-10-31 physics.atom-ph quant-ph
Functional completeness of planar Rydberg blockade structures
本研究证明里德堡阻塞区囚禁原子平面结构功能完备，提出含最小逻辑基元的通用框架实现局域约束希尔伯特空间，给出弦网空间晶格实现并讨论结构优化以提升几何鲁棒性。
2023-08-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Filtering single atoms from Rydberg blockaded mesoscopic ensembles
我们提出了一种有效的方法，以过滤出的单个原子从囚禁的原子数目未知的系综。该方法采用受激绝热通道可逆地将单个原子转移到里德伯态，从而阻止系综内所有其他原子的随后里德伯激发。这触发了里德伯阻塞原子的激发到短暂的中间态，以及它们随后的衰变到未捕获态。使用辅助微波场仔细工程的耗散，我们得到了一个几乎确定性的单原子源。我们的方法是适用于小的原子系综在个人微陷阱和晶格阵列。
2015-01-21 physics.atom-ph quant-ph
Mesoscopic Rydberg-blockaded ensembles in the superatom regime and beyond
控制强相互作用的多体系统可以创造出定制的量子物质，其性质超越了单粒子物理学。原子系综被光学驱动到里德伯态提供了许多这样的例子，如原子-原子纠缠，多体拉比振荡，强光子-光子相互作用和空间对关联。在最基本的形式中，里德伯量子物质由空间上被限制在封锁体积内的强相互作用原子的孤立系综组成-所谓的超原子。在这里，我们展示了一个孤立的介观超原子的控制创建和表征通过精确的密度工程和里德堡$p$ -态的激发。它的可变大小允许调查从有效的两级物理强约束的多体现象在扩展系统的过渡。通过监测连续激光诱导电离，我们观察到一个强烈的反聚束离子发射封锁条件下和极端聚束离子发射下的非共振激发。我们的实验装置可以在体内测量的超原子，产生洞察激发统计和动力学。我们预期直接应用于量子光学和量子信息以及未来的多体物理实验。
2016-02-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Multibit C$_k$NOT quantum gates via Rydberg blockade
长程里德伯阻塞相互作用具有在多个原子之间有效实现量子门的潜力。在这里，我们提出并分析了一个协议，用于实现$k$ -原子控制的非（C $_k$ NOT）中性原子门。该门可以使用控制原子的顺序或同时寻址来实现，其分别仅需要$2k+3$或5个Rydberg $π$脉冲。一个详细的误差分析的基础上实现碱金属原子里德堡态的相关提供表明，小于10%的门误差是可能的$k=35$。
2011-07-18 physics.atom-ph 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
Demonstration of a strong Rydberg blockade in three-atom systems with anisotropic interactions
我们研究了三个原子在不同的二维几何形状（线性和三角形配置）的系统中的里德伯封锁。在强封锁制度，我们观察到高对比度，相干集体振荡的单激发概率，和一个几乎完美的范德华封锁。我们的数据是一致的总人口在两倍和三倍激发态低于2%。在部分封锁区，我们直接观察到三角形组态中$|nD\rangle$里德堡态之间范德华相互作用的各向异性。一个简单的模型，只使用独立测量的两体范德华相互作用，完全再现了系统的动力学，没有任何可调参数。这些结果对于可扩展的量子信息处理和中性原子的量子模拟是非常有希望的。
2014-05-09 physics.atom-ph quant-ph
Deterministic entanglement of two neutral atoms via Rydberg blockade
我们证明了第一个确定性纠缠的两个单独寻址的中性原子使用里德伯封锁介导的受控非门。宇称振荡测量揭示了$F=0.58\pm0.04$的纠缠保真度，这是以上的纠缠阈值的$F=0.5$，没有任何校正的原子损失，和$F=0.71\pm0.05$校正后的背景碰撞损失。保真度的结果被证明是在良好的协议与详细的误差模型。
2010-07-02 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}^+ $里德堡离子的设置，我们证明了多体相互作用通过出现软模式而增强，例如，具有结构相变。这对多体电子状态有着显著的影响，例如，在三体反封锁效应中。我们的研究表明，捕获的里德伯离子提供了新的机会，研究异国情调的多体量子动力学驱动的增强多体相互作用。
2020-09-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of Rydberg Blockade Induced by a Single Ion
我们研究了单离子与高激发态超冷里德伯原子的长程相互作用，并报道了在数十微米距离内直接观察到的离子诱导里德伯激发阻断。我们的混合离子原子系统是直接从超冷原子系综通过近阈值光电离的单一里德伯激发，采用双光子方案，这是特别适合于产生一个非常低的能量离子。离子的运动是由小电场精确控制的，这使我们能够分析一系列主要量子数的封锁机制。最后，我们探讨了离子作为高灵敏度的单原子电场传感器的能力。观察到的离子-里德伯-原子相互作用是当前感兴趣的纠缠产生或研究超冷化学的混合离子-原子系统。
2018-09-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Generation of doubly excited Rydberg states based on Rydberg antiblockade in a cold atomic ensemble
里德伯原子之间的相互作用可以显著地改变里德伯激发动力学。在共振驱动场作用下，处于高位态的里德伯-里德伯相互作用可以引起原子共振的位移，从而使二次里德伯激发变得不可能，导致里德伯阻断效应。在相关效应中，光与原子的里德伯态的非共振耦合有助于里德伯反封锁效应，其中里德伯相互作用产生共振条件，其促进里德伯原子气体中的二次激发。在这里，我们研究了光与物质的相互作用和非共振双光子激发的动力学，包括两个和三个原子的里德伯相互作用及其对冷原子系综中激发态动力学的影响。在一个实验激励的制度，我们找到了最佳的物理参数，如拉比频率，双光子失谐，和泵的持续时间，以实现显着提高产生双激发集体原子态的概率。由于里德伯反封锁效应，这导致了大的自相关值，并使该系统成为高纯度双光子Fock态源的潜在候选者。
2019-12-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coherence and Rydberg blockade of atomic ensemble qubits
我们证明了多原子系综量子比特的$|W\rangle$态编码。使用光学捕获的Rb原子的$T_2$相干时间是2.6（3）ms的$\bar N=7.6$原子和规模约成反比的原子数。两个系综量子比特之间的强里德堡封锁被证明与$0.89(1)$的保真度和$\sim \hspace{-.05cm}1.0$的保真度时，后选择控制系综激发。这些结果是原子系综确定性纠缠的重要一步。
2015-07-18 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg blockade, Förster resonances, and quantum state measurements with different atomic species
我们计算了重碱金属Rb和Cs的种间Rydberg-Rydberg相互作用强度。强Förster共振的存在使得种间耦合成为产生长距离纠缠的一种有前途的方法。我们还提供了一个最强的Förster共振的Rb-Rb和Cs-Cs使用不同的主量子数的两个原子的概述。我们展示了种间耦合如何用于量子比特阵列中具有低串扰的高保真量子非破坏态测量。
2015-10-05 physics.atom-ph quant-ph
Quantifying the impact of state mixing on the Rydberg excitation blockade
里德伯激发阻断是最近一系列令人印象深刻的成就的核心;然而，状态混合相互作用可能会损害其效率。当超冷原子被激发到Förster共振附近的Rydberg态时，在激发后的几十ns内，可以发现多达$\sim 50\%$的原子处于偶极耦合产物态.关于这种混合发生的机制，文献中存在分歧。我们使用状态选择场电离光谱测量，在一个镜头的基础上，在窄带激光激发过程中填充的里德堡态的分布。我们的方法使我们能够确定每个混合事件增加的额外里德堡激发的数量，并量化状态混合“打破”封锁的程度。对于超冷铷原子到$nD_{5/2}$态的激发，我们发现除了近精确的Förster共振外，混合符合三体过程。
2022-09-01 physics.atom-ph quant-ph
A Rydberg blockade CNOT gate and entanglement in a 2D array of neutral atom qubits
我们给出了二维量子位阵列中两量子位里德堡封锁量子门和纠缠的实验结果。在没有针对原子损失的后选择的情况下，我们实现了$0.73\pm 0.05$的贝尔态保真度，这是迄今为止报道的最高值。实验是在单Cs原子量子位阵列中进行的，其位置间距为$3.8 ~ μ\rm m$。使用标准协议的里德伯封锁C $_Z$门与单量子位操作一起，我们创建贝尔状态，并使用奇偶振荡测量其保真度。我们分析了AC斯塔克位移的作用时，使用双光子里德伯激发，并显示如何调整实验条件的最佳门保真度。
2015-07-17 physics.atom-ph quant-ph
Off-resonant modulated driving gate protocols for two-photon ground-Rydberg transition and finite Rydberg blockade strength
近年来，通过非共振调制驱动的双量子比特控制相位门的概念被引入到中性原子量子比特平台中，用于单光子和双光子基态里德堡跃迁。为了实际上达到更好的性能，需要进一步的发展来克服这种有前途的方法在以前的讨论中的一些已知的限制。在这里，我们彻底分析了各种调制风格的双光子跃迁，展示了非共振调制驱动协议的多功能性。此外，我们表明，它是可能的，以改善特定的有限里德伯封锁强度值的性能改进的设计过程。特别地，对封锁强度的降低的要求可以直接与中性原子的量子位阵列中的连接性的改善相关联。这些进展与原子波函数从时间演化中获得几何相位这一核心特征密切相关，该几何相位开始和结束于同一个量子态。在现有合理的实验条件下，即使考虑到技术误差和冷原子温度的影响，我们预计这些协议的保真度也可以达到NISQ的基本要求。
2022-10-01 physics.atom-ph quant-ph
Floquet engineering of interactions and entanglement in periodically driven Rydberg chains
本文提出一种基于里德伯激光失谐时间依赖控制的Floquet工程技术，利用周期性多体轨迹周围的扰动作为算符扩散资源，在阻塞区间内工程化强自旋交换等新型相互作用，并展示其可用于探索无能隙Luttinger液体相及动态生成大规模多体纠缠。
2024-08-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
The role of Coulomb anti-blockade in the photoassociation of long-range Rydberg molecules
我们提出了一种新的机制，有助于通过脉冲场电离的光缔合长程里德伯分子的检测：离子的产品，创建一个长程里德伯分子的衰变，修改周围的基态原子的激发光谱，并促进进一步的原子激发到里德伯态的光缔合光。这种离子介导的激发机制以前被称为“库仑反封锁”。脉冲场电离通常不区分长程里德伯分子和孤立的里德伯原子的电离，因此通过这种机制检测到的原子离子的数量与探针体积中存在的长程里德伯分子的数量不成比例。结合铯原子稠密超冷气体的高分辨率紫外和射频光谱、铯原子nP_3/2里德堡态下束缚的长程里德堡分子的分子水平结构的理论模型以及光缔合和衰变过程的速率模型，我们明确地确定了这种检测机制在长-里德堡分子束缚在原子渐近线以下，斯塔克位移为负。
2022-11-09 physics.atom-ph quant-ph
Observation of Rydberg blockade between two atoms
我们实验证明，一个单一的Rb原子激发到$79d_{5/2}$水平块位于超过$10 μ\rm m$远离第二个原子的后续激发。观测到的$\sim 30%$双激发几率与基于原子间长程偶极-偶极相互作用计算的理论模型一致。
2008-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Electric-field induced dipole blockade with Rydberg atoms
高分辨激光斯塔克激发超冷铯原子的np（60 < n < 85）里德堡态，有效地阻断了长程偶极-偶极相互作用的激发.偶极阻断效应被观察为里德伯激发的淬灭，取决于由外部电场诱导的偶极矩的值。最终的离子，可以匹配偶极封锁效应的影响进行了详细讨论，但排除了我们的实验条件。相互作用的里德伯原子的激发的解析和蒙特卡罗模拟与实验一致，表明最近邻的里德伯原子的主要作用。
2007-03-15 physics.atom-ph
Blockade-induced resonant enhancement of the optical nonlinearity in a Rydberg medium
我们预测的共振增强的非线性光学响应的相互作用里德伯气体的条件下的电磁感应透明。这种增强源于一个双光子过程，该过程在强控制场的作用下使一对原子的电子态共振耦合。我们计算的光学响应的三能级系统，明确包括中间态的动力学。我们得到了弱经典探测场三阶极化率的解析表达式。当探测场失谐量等于控制场拉比频率时，非线性吸收在双光子共振时表现出最强的共振行为。介质的非线性色散表现出各种空间形状，这取决于相互作用强度。基于所开发的模型，我们提出了一个现实的实验方案，通过执行传输测量来观察共振。
2019-09-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spontaneous decay induced quantum dynamics in Rydberg blockaded Λ-type atoms
强里德伯阻塞的二能级原子形成里德伯超原子，它只被激发到集体对称的Dicke态。然而，经常出现在碱土原子中，从里德伯态到额外的汇集态的自发衰变使系综不再是封闭的超原子。本文提出了一个计算效率高的模型来描述$N$ $Λ$型三能级原子的完全Rydberg阻塞系综与相干态强探测光场之间的相互作用。该模型使我们能够实现在强场极限下的耦合动力学的分解，这显着降低了计算的复杂性的$N$体系统的演变和铺平了道路，在实验中的实际分析。在散射场中发现了一个具有多个边带的准稳态功率谱。边带的相对高度表现出由原子弛豫决定的时间依赖性，这说明了该系统在量子网络信息传输中的潜在应用。与忽略不计的耗散翻转的非对称状态，原子弛豫时间表示线性增加池状态分数解析推导出作为原子数的函数。
2021-12-18 physics.atom-ph quant-ph
Fidelity of a Rydberg blockade quantum gate from simulated quantum process tomography
我们提出了一个详细的误差分析里德堡封锁介导的控制非量子门两个中性原子之间的最近在物理评论快报证明。104，010503（2010）和Phys.Rev.A82，030306（2010）。门动态的主方程的数值解，包括所有已知的技术误差源，被证明是在良好的协议与实验。门误差的主要来源进行了鉴定，并为今后的改进提出了建议。我们还提出了量子过程层析成像的数值模拟，以找到内在的保真度，忽略技术误差，里德堡封锁控制的相位门。门保真度的特点是使用轨迹重叠和轨迹距离的措施。我们表明，跟踪距离是线性敏感的有限里德伯封锁移位所产生的错误，并引入一个修改后的脉冲序列，纠正线性错误。我们的分析表明，对于$^{87}$ Rb或Cs原子的特定状态，从模拟量子过程层析成像中提取的本征门误差可以低于0.002。讨论了容错阈值计算中所用的门错误概率与工艺保真度之间的关系。
2012-03-28 physics.atom-ph quant-ph
Spatial correlations of photons interacting via transverse Rydberg blockade
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University of Bonn（波恩大学）
该研究建立里德伯非线性介质中相互作用光子的横向空间动力学理论，推导关联函数定量预测，确立横向里德伯阻塞为可测量关联机制，为测量阻塞半径提供直接手段。
2026-09-02 physics.atom-ph quant-ph
Asymmetric blockade and multi-qubit gates via dipole-dipole interactions
由于里德伯原子之间的强相互作用和可调相互作用，可以用来实现快速的两量子比特纠缠门。我们提出了一个通用的两量子比特的里德伯封锁门的推广到多量子比特的里德伯封锁门，同时涉及许多控制量子比特和许多目标量子比特。这是通过使用强微波场来修饰附近的里德伯态来实现的，导致不对称封锁，其中控制-目标相互作用比控制-控制和目标-目标相互作用强得多。这些多量子比特门的实现可以大大简化量子算法和状态准备。为了说明这一点，我们表明，25个原子的GHZ态可以创建仅使用三个门与7.8%的误差。
2020-06-03 physics.atom-ph 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
Computational complexity of the Rydberg blockade in two dimensions
我们讨论的计算复杂性，找到基态的二维阵列的量子位，通过强范德华相互作用。具体来说，我们专注于系统中的两个自旋之间的相互作用强度只取决于它们的相对距离$x$和衰减为$1/x^6$已实现与单独捕获均匀激发的中性原子通过所谓的里德伯封锁机制相互作用。我们证明了NP完全问题的解可以通过适当的原子几何排列编码在这样一个多体系统的基态中。本文给出了最大度为3的平面图的NP-完全最大独立集问题的一个约化。我们的研究结果表明，计算困难的优化问题可以自然地解决相干量子优化器在短期内的实验。
2018-09-13 cond-mat.quant-gas cs.CC physics.atom-ph
Rabi oscillations between ground and Rydberg states and van der Waals blockade in a mesoscopic frozen Rydberg gas
本文详细分析了我们最近在一个含有大约100个超冷原子的介观系综中观察到的电子基态和里德伯态之间的同步拉比振荡[M. Reetz-Lamour \textit{et al.}，提交，arXiv：0711.4321]。介观云是通过光抽运从激光冷却的Rb原子样品中选出的。采用平顶激光束的双光子方案将原子耦合到主量子数约为30的里德伯态。残余空间强度波动的影响，以及退相干源，如重新分配到其他状态，辐射寿命，和激光带宽进行了分析。这些结果为研究偶极里德堡气体中的相干多体现象提供了新的可能性。作为一个例子，我们证明了范德华封锁，偶极封锁的一个变种，为介观原子样品。
2008-02-12 physics.atom-ph
Rydberg assisted light shift imbalance induced blockade in an atomic ensemble
在此之前，我们已经提出了光移不平衡诱导阻断技术，该技术导致在激光激发下非相互作用原子的集合保持组合为基态和第一激发态的叠加的条件，从而实现集体态量子比特，该量子比特反过来可以用于实现量子计算机。在本文中，我们首先证明光移不平衡本身实际上不足以产生这样的封锁，并解释了为什么我们以前的分析的局限性达到了这个限制。然后，我们表明，通过引入里德伯相互作用，有可能实现这样的封锁的参数范围很广。用于建立这些结果的分析参数证实了数值模拟。基于这种集体态量子比特的耦合量子门的保真度对系综中原子的确切数目高度不敏感。因此，这种方法可能被证明是可行的可扩展的量子计算的基础上中性原子。
2014-08-21 physics.atom-ph quant-ph
Enhanced Rydberg Blockade through RF-tuned Förster Resonance
James Franck Institute and Department of Physics, The University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所和物理系）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
通过RF调制的弗洛斯特共振增强瑞利德相互作用，实现更强的相互作用和更广的范围，提升量子模拟和计算性能。
2026-03-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-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
Imperfect blockade in Rydberg superatoms
JEIP, UAR 3573 CNRS, Collège de France, PSL University（法国高等科学研究所 JEIP，法国国家科学研究中心 UAR 3573，法兰西学院，巴黎文理研究大学）
该研究通过第一性原理推导出超原子相互作用模型，用于提升量子网络节点性能预测与实验指导。
2026-10-07 physics.atom-ph quant-ph
Deterministic facilitated excitation of the weakly-driven atom in heteronuclear Rydberg atom pairs beyond antiblockade
由于内禀强阻塞相互作用使里德堡态的能级发生移动，稳定里德堡几率被抑制在一个很低的水平，特别是对于弱驱动的原子.我们报告了一个奇异的激发促进使用强大的封锁能量转移的双激发态，导致弱驱动的原子确定性激发的显着改善的分数，即使在远离共振制度。这种现象归因于通过优化辅助强驱动原子的参数，有效地诱导弱驱动原子的失谐量减小，从而产生一个修正的大概率，使失谐量的范围变宽。讨论了阻断条件对激发几率的影响。与以往的方法不同，我们的激发促进机制不依赖于反封锁效应来补偿里德堡能，为在一对异质里德伯原子中，需要强相互作用的靶原子的确定性单原子激发提供了一种新的途径.
2019-07-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of Rydberg blockade due to the charge-dipole interaction between an atom and a polar molecule
本研究在光镊中实现单个 Rb 原子与 RbCs 基态分子间的电荷-偶极 Rydberg 阻塞，并通过动力学模拟验证，为 Rydberg 原子介导的分子量子信息混合平台奠定基础。
2023-05-15 physics.atom-ph quant-ph
Dipole blockade through Rydberg Forster resonance energy transfer
高分辨激光激发铯原子的np里德堡态表明，在对应于np + np ns +（n + 1）s反应的共振偶极-偶极能量转移的Förster共振处存在偶极阻塞。偶极-偶极相互作用可以通过斯塔克效应来调节，并且对于相对低的n（25 - 41）观察到的这样的过程对于量子门设备是有希望的。Penning电离和激光激发的饱和都限制了偶极阻塞的观测范围
2006-04-28 physics.atom-ph
Enhancement of Rydberg Blockade via Microwave Dressing
本文提出利用微波缀饰增强原子系综中的里德伯-里德伯相互作用，并通过改变原子云长度与阻塞半径之比及光读取统计实验验证了增强效果，为量子控制提供了新平台。
2025-04-08 physics.atom-ph quant-ph
Coulomb anti-blockade in a Rydberg dressed gas
本文对里德伯修饰原子气体与超冷等离子体之间的耦合进行了全面的研究。同时使用时间分辨测量中性原子和离子，我们表明，等离子体的形成发生通过库仑反封锁机制，其中背景离子DC斯塔克移动附近的原子在特定的距离共振。其结果是一个高度相关的增长的里德伯人口，分享一些相似之处，以前观察到的范德华相互作用。我们表明，耦合激光驱动的里德堡气体的超冷等离子体通过库仑反封锁机制的速率方程模型准确地再现了等离子体的形成和随后的衰变。使用长寿命的高角动量态作为探针，我们也发现了从库仑反阻塞到库仑阻塞的交叉在高密度的证据。除了揭示里德伯修饰气体的损耗机制外，我们的研究结果还为在超冷等离子体中创造低熵态开辟了新的途径。
2019-01-16 physics.atom-ph
