Radiative lifetime measurements of rubidium Rydberg states
在28 < n < 45范围内测量了铷原子ns、np和nd里德堡态的辐射寿命。为了能够测量长寿命状态，我们的实验使用磁光阱（MOT）中缓慢移动的Rb原子。采用了两种实验技术来减小随机误差和系统误差。首先，使用窄带宽脉冲激光来激发目标里德堡态，从而在初始状态布居中产生最小的拍摄到拍摄的变化。第二，我们监测的目标状态人口作为从激光脉冲的时间延迟的函数，使用短的持续时间，毫米波脉冲是共振的单光子或双光子跃迁。然后，我们选择性地对监测状态进行场扫描，并用微通道板检测所产生的电子。该信号是目标状态布居的精确镜像，并且不受来自由黑体辐射布居的其它状态的贡献的污染。我们的研究结果与其他最近的实验结果使用一个不太敏感的方法得到的一般是一致的，也是在良好的协议与理论。
2009-11-05 physics.atom-ph
Lifetimes of ultralong-range strontium Rydberg molecules in a dense BEC
利用场电离监测里德伯布居数的时间演化，研究了在致密玻色-爱因斯坦凝聚体中产生的超长程里德伯分子的寿命和衰变通道。对主量子数$n$在$n=49$至$n=72$范围内的分子的研究表明，它们的存在会导致场电离特性的显著变化，这些分子在里德堡电子轨道内含有数十至数百个基态原子。里德堡分子的寿命为$\sim1-5\,μ$ s，其破坏主要归因于两个过程：通过缔合电离形成Sr $^+_2$离子，以及通过$L$变化碰撞诱导解离。观察到的损失率是一致的反应模型，强调里德伯核心离子和它的最近邻基态原子之间的相互作用。测得的寿命严格限制的时间尺度上的研究，涉及里德伯物种在寒冷，致密的原子气体可以进行，并限制了这种测量的相干时间。
2017-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Fluorescence-lifetime-limited trapping of Rydberg helium atoms on a chip
亚稳态（1 s）（2 s）的$^3{\rm S}_1$氦原子产生的超音速束被激发到里德伯-斯塔克态（$n$在$27-30$范围内）在低温环境中，随后减速，并捕获以上，表面电极减速器。在捕获实验中，里德伯原子在75~ $μ$ s和33~mm的距离内静止，并在$0-525$ ~ $μ$ s范围内保持静止时间$t_{\mathrm{trap}}$，然后再被脉冲场电离加速用于探测。使用自制的阀产生持续时间约为20 $μ$ s的短气体脉冲，使得能够减少气体脉冲的尾部部分中与原子碰撞所产生的损失。将减速器冷却到4.7 K进一步抑制了由黑体辐射和与从减速器表面脱附的原子碰撞引起的跃迁引起的损失。减速过程中原子损失的主要贡献（60%）归因于能量高于陷阱鞍点的原子从减速器移动陷阱中逃逸、自发发射以及与气体脉冲尾部中的原子碰撞，每一个仅造成约20%的原子损失。在4.7 K时，发现实验中捕获阶段的原子损失几乎完全由自发发射引起，并且发现陷阱寿命对应于里德伯-斯塔克态的自然寿命。提高温度到100 K增强了陷阱的损失由黑体辐射刺激的转变。
2019-04-16 physics.atom-ph
Lifetimes of ultralong-range Rydberg molecules in vibrational ground and excited state
由高激发态里德伯原子和基态原子组成的超长程里德伯分子自首次被实验观测以来，就引起了超冷化学领域的广泛关注。特别是它们从里德伯原子继承的有趣的性质，如大小，极化率和结合类型，是令人感兴趣的。该领域的一个悬而未决的问题是与相应的原子里德伯态相比，分子的寿命减少。在这封信中，我们对^3 π（5s-35 s）分子在振动基态和激发态的寿命进行了实验研究。我们表明，寿命依赖于基态原子的密度，这可以描述在一个经典的散射分子和基态原子之间的框架。我们还发现，激发态的分子有一个更减少的寿命相比，基态，这可以归因于向内渗透的束缚原子对由于不完美的量子反射，发生在特殊形状的分子势。
2011-02-20 physics.atom-ph quant-ph
Cs nDJ Rydberg-atom macrodimers formed by long-range multipole interaction
对D态铯里德伯原子形成的长程大二聚体进行了实验和计算研究。在铯原子阱中，通过双色光缔合反应制备了长程多极相互作用的铯62 DJ-62 DJ里德伯原子大分子二聚体。第一种颜色（脉冲A）共振激发种子里德伯原子，而第二种颜色（脉冲B，由分子结合能失谐）共振激发62 DJ对渐近线以下的里德伯原子大二聚体状态。里德伯原子分子的测量是通过提取自电离产物和里德伯原子电场电离以及离子检测来实现的。分子光谱与绝热分子势的计算进行了比较。分子的寿命是从指数拟合的依赖性的分子信号上的检测延迟时间，发现约6我们的寿命。
2017-09-18 physics.atom-ph
Quantum-classical lifetimes of Rydberg molecules
里德伯原子的一个显著特性是，它可以产生由一个高激发态原子和另一个处于基态的原子组成的分子。这种里德伯分子的首次发现开启了物理研究的一个活跃领域，并表明其基本性质可以在一个简单的模型中描述，该模型将基态原子视为一个小微扰器，该微扰器与里德伯电子的低能散射过程结合在一起[C. H. Greene等人，Phys.Rev.Lett.，85：2458（2000）]。除了理论和实验关于分子振动态的良好一致性之外，实验观察产生了令人惊讶的特征，即与裸里德伯原子相比，分子的寿命明显减少[B. Butscher等人，J. Phys. B：At.摩尔44，184004（2011）]。针对这一尚未得到解释的现象，本文在量子经典框架下研究了分子的振动基态。我们表明，里德堡波函数是连续失谐的存在下的运动基态原子和时间尺度上的失谐显着超过自然线宽是在良好的协议与观察到的减少寿命的里德堡分子。
2012-10-19 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
Ultrafast Dynamics of the Rydberg States of CO$_{2}$: Autoionization and Dissociation Lifetimes
本研究利用阿秒XUV泵浦-探测光电子能谱测量了CO$_{2}$分子Henning锐线里德堡态的超快弛豫动力学，通过建模预解离与自电离的竞争，首次提取了n=4, 5, 6态的自电离和预解离寿命。
2024-07-25 physics.atom-ph physics.chem-ph
Ultracold chemical reactions of a single Rydberg atom in a dense gas
在超冷温度（$T < 1\,μ\text{K}$）下的稠密环境（$ρ\approx 10^{14}\,$ atoms/cm $^3$）中，被激发到里德伯态的单个原子充当周围中性原子的反应中心。在这些温度下，几乎所有在里德伯轨道内的中性原子都被束缚在里德伯核上，并与里德伯原子相互作用。我们研究了$nS$ $^{87}$ Rb Rydberg态的反应速率和产物，主要观察到Rydberg电子到高轨道角动量$l$的状态变化，释放的能量转化为里德伯原子的动能.出乎意料的是，测量结果表明，在$n\approx 100$的非弹性碰撞时间的阈值行为，导致增加的里德伯态的寿命独立的密度调查。即使在非常高的密度（$ρ\approx4.8\times 10^{14}\,\text{cm}^{-3}$）下，与$n=90$下的$1\,μ\text{s}$相比，在$n > 140$下的里德伯原子的寿命超过$10\,μ\text{s}$。此外，第二个观察到的反应机制，即Rb $_2^+$分子的形成，进行了研究。对于$n=40$，两种反应产物的可能性相等，但对于$n\ge90$，产生的Rb $_2^+$的分数降至低于10 $\,$ %。
2016-09-12 physics.atom-ph
Extended Rydberg Lifetimes in a Cryogenic Atom Array
Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）；Department of Electrical and Computer Engineering, Princeton University（普林斯顿大学电气与计算机工程系）
在低温环境下，通过优化光镊阵列和量子比特操控，实现了更长的里德堡寿命，为提高中性原子双量子比特门保真度提供支持。
2026-02-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Tune-out wavelengths and landscape modulated polarizabilities of alkali Rydberg atoms in infrared optical lattices
强度调制的光学晶格势可以改变碱金属里德伯原子的符号，并且在CO $_2$激光波段附近的光晶格中，原子并不总是被吸引到强度最小值。在这里，我们证明了这样的IR晶格可以被调谐，使得由里德伯原子看到的捕获势可以使处于\targeted“里德堡态的原子消失。这种对里德伯原子的态选择性俘获可以用于控制冷里德伯碰撞、冷却里德伯态以及在光晶格中里德伯原子的种类选择性俘获和输运。我们列出了Na和Rb原子的$n$ s、$n$ p和$n$ d里德堡态的俘获势消失的波长，并讨论了使用这种光晶格对里德伯原子进行状态选择性俘获的优点。我们还开发了精确的解析表达式的$m_z = 0$里德堡态的晶格诱导极化率，并推导出一个准确的公式预测调谐波长，在该波长下，光学捕获潜力变得不可见的里德伯原子在目标$l = 0$状态。
2013-10-16 physics.atom-ph
Towards implementation of a magic optical-dipole trap for confining ground-state and Rydberg-state cesium cold atoms
长的基态-里德伯相干寿命对于实现高保真量子逻辑门、多体物理和其他量子信息协议是很有意义的。然而，传统的远场共振红失谐光偶极阱（ODT）所形成的势对里德伯原子具有排斥性，这将导致原子损失快，实验序列重复率低。这些问题可以通过一个神奇的ODT来解决。计算了铯原子基态和里德伯态在同一势阱中的束缚态的ODT魔失谐量。采用态求和方法计算了铯原子的$6S_{1/2}$基态和高激发态（$nS_{1/2}$和$nP_{3/2}$）里德堡态的动态极化率，并确定了相应的魔失谐量.通过考虑不同的耗散机制，我们估算了铯里德伯原子在魔ODT中的囚禁寿命。此外，我们还实现了一个1879.43 nm的单频激光系统，获得了瓦级的输出功率，用于建立$6S_{1/2}$基态和$84P_{3/2}$里德堡态铯原子的魔术光学倍增管。
2020-05-20 physics.atom-ph
Spin-orbit-dependent lifetimes of long-range Rydberg molecules
Leipzig University（莱比锡大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Martin-Luther-University Halle-Wittenberg（马丁·路德·哈雷-维滕贝格大学）
研究通过理论和实验分析铯二聚体的长程瑞利德分子寿命，揭示自旋-轨道相互作用对寿命的影响，并展示其在超冷分子制备中的应用。
2026-02-02 physics.atom-ph quant-ph
Guiding of Rydberg atoms in a high-gradient magnetic guide
本文研究了$^{87}$ Rb 59 D $_{5/2}$里德伯原子在高梯度直线双线磁波导中的导向作用。采用延时微波电离和离子探测技术探测里德伯原子的运动。我们观察到引导的里德伯原子在一段时间内的5毫秒以下的激发。被引导原子信号的衰减时间约为初始状态的5倍。我们将寿命的增加归因于初始阶段的$l$变化碰撞和热诱导的里德伯-里德伯跃迁。对里德伯原子引导的详细模拟再现了大多数实验观察，并提供了对内部状态演化的洞察。
2012-02-23 physics.atom-ph
Trapped arrays of alkaline earth Rydberg atoms in optical tweezers
具有里德伯介导相互作用的中性原子量子比特是开发大规模相干量子系统的领先平台。在迄今为止的大多数实验中，里德伯态没有被限制基态原子的相同势捕获，导致原子损失和对可实现的相互作用时间的限制。在这项工作中，我们证明了里德堡态的碱土金属原子，镱，可以稳定地捕获相同的红色失谐光镊，也限制了基态，通过利用Yb $^+$离子核心的极化率。使用以前未观察到的\tripletS系列，我们证明了捕获的里德伯原子寿命超过$100\,μ$ s，并观察到没有证据的自动或光电离从陷阱光为这些国家。我们测量了$T_2 = 59$和$μ$在两个里德堡能级之间的相干时间，超过了相同条件下未被俘获的里德伯原子的28个$μ$的寿命。这些结果对于延长里德伯原子阵列的相互作用时间进行量子模拟和计算是有希望的，并且对于在循环态或低温环境中利用延长的Rydberg寿命是至关重要的。
2019-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Six-wave mixing of optical and microwave fields using Rydberg excitations in thermal atomic vapor
基于Rydberg EIT的微波传感由于其暗态的光泵浦速率的基本限制而具有有限的微波到光转换带宽。研究了热原子蒸气中探测光场和耦合光场的参量六波混频，通过双光子激发和两个频偏为$δ$的微波场驱动原子到Rydberg态，实现了Rydberg-Rydberg跃迁.在本实验中实现了$17$ MHz的微波到光转换带宽，这受到可用耦合功率的限制。进一步的理论研究表明，该系统具有较高的调制带宽和较大的耦合拉比频率。
2022-07-05 physics.atom-ph
Quantum computation with longlived Rydberg-Landau atoms featuring suppressed ionization by the Magnetic Cage
针对Rydberg原子寿命短和易电离限制量子计算的问题，提出在2.5 Tesla强磁场下构建具有长寿命和抗电离特性的Rydberg-Landau态，以实现高保真量子操作并支持更复杂的量子算法。
2025-05-31 physics.atom-ph quant-ph
Millisecond-lived circular Rydberg atoms in a room-temperature experiment
环形里德堡态是量子技术的理想工具，具有巨大的相互作用和数十毫秒范围内的极长寿命，比激光可达的里德堡态大两个数量级。然而，这种寿命仅在零温度下观察到。在室温下，黑体辐射诱导的转移会湮灭这种循环态的基本资产，因此迄今为止，这种资产主要用于特定的复杂低温实验。在这里，我们证明，在激光冷却的原子样品，在室温下的主量子数60的循环状态寿命超过一毫秒。抑制结构是一个简单的平面并联电容器，有效地抑制黑体辐射诱导的转移。其中一个电容器电极是完全透明的，并提供对原子的完整光学访问，这是应用的基本特征。该实验为圆形里德伯原子在量子精密测量和量子模拟中的广泛应用铺平了道路。
2022-09-23 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
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
Microwave-optical two-photon excitation of Rydberg states
本文报道了磁光阱中Rb里德伯原子的有效微波-光学双光子激发。这种方法允许激发通常不可接近的状态，并提供了一条通往激发高角动量状态的路径。效率源于多普勒宽度的消除，窄带脉冲激光的使用，以及连接过渡的中间态和最终态的巨大电偶极矩阵元。激发是有效的，尽管低的光学和微波功率，分别为1千瓦和1毫瓦的顺序。这是利用里德伯态间的偶极耦合强度来实现里德伯原子的双光子激发。
2018-03-20 physics.atom-ph
AC-Stark shift and photoionization of Rydberg atoms in an optical dipole trap
我们用聚焦CO $_2$激光形成的光偶极阱测量了铷原子87的$14D_{5/2}$里德堡态的交流斯塔克位移。我们发现与自由电子在光场中经历有质动力势的模型有很好的定量一致性。为了重现所观察到的光谱，我们考虑到由于光电离的里德伯态的加宽。提取的横截面是兼容与以前的测量相邻的里德伯态。
2010-11-03 physics.atom-ph
A Rydberg-dressed Magneto-Optical Trap
提出并论证了里德伯修饰Sr原子的激光冷却和囚禁。通过非共振耦合的激发态的一个狭窄的（7 kHz）的冷却过渡到一个高躺里德伯态，我们转移里德伯属性，如增强的电极化到一个稳定的磁光阱工作在$< 1 μK$。通过增加密度到$1 \times 10^{12} \rm{cm^{-3}}$，我们表明，它是可能达到的制度，里德伯打扮原子之间的长程相互作用变得可比的动能，打开一条路线，结合激光冷却与可调的长程相互作用。
2018-01-11 physics.atom-ph
Probing interactions of thermal Sr Rydberg atoms using simultaneous optical and ion detection
我们展示了一种方法，用于探测在热束锶原子使用里德伯EIT和自发产生的离子或电子的同时测量的相互作用效果。我们提出了一个多普勒平均的光学布洛赫方程模型，再现的光信号，并允许我们连接的光相干性和人口。我们用这个来确定，在我们的系统中的自发电离过程中发生的碰撞里德伯和基态原子在EIT制度。我们测量了这个过程的截面为0.6 $\pm$ 0.2 $σ_{\rm{geo}}$，其中$σ_{\rm{geo}}$是里德伯原子的几何截面。这一结果增加了互补的洞察力，一系列最近的研究相互作用的热里德伯合奏。
2017-02-16 physics.atom-ph
Magic running- and standing-wave optical traps for Rydberg atoms
本文研究了基态与里德堡态的魔幻囚禁，发现一维光学晶格阱和行波光学偶极阱的最佳魔幻波长不同，该差异源于里德堡电子波函数的尺度效应，且最佳囚禁条件高度依赖于光阱几何形状。
2025-02-03 physics.atom-ph
Divalent Rydberg atoms in optical lattices: intensity landscape and magic trapping
我们从理论上理解了在光晶格中捕获二价里德伯原子。由于里德伯电子云的大小可以与激光强度空间变化的尺度相比较，我们特别注意在原子波函数上平均光场。光学势与交流斯塔克极化率成正比。我们发现，在独立粒子近似下，价电子的极化率分为两个贡献：单离化芯极化率和Rydberg电子的贡献，与通常采用的自由电子极化率不同，Rydberg电子的贡献既依赖于激光强度分布，又依赖于总电子波函数的旋转对称性.我们研究了Sr的$J=0$里德堡态，计算了5s $n$ s（$^1S_0$）和5s $n$ p（$^3P_0$）里德堡态的动态极化率.我们特别选择Sr原子用于其光晶格时钟应用。我们发现在红外光谱区有几个魔波长，在这些魔波长处，时钟态（5s $^2$（$^1S_0$）和5s 5p（$^3P_0$））与$J=0$里德堡态（5s $n$ s（$^1S_0$）和5s $n$ p（$^3P_0$））之间的差分斯塔克位移消失。我们把这些波长作为里德伯电子的主量子数$n$的函数列成表格，发现由于里德伯电子对总极化率的贡献在短波长处消失，所以低于$\sim$ 1000 nm的魔波长是"普适的”，因为它们不依赖于主量子数$n$。
2013-12-06 physics.atom-ph
Increased instantaneous bandwidth of Rydberg atom electrometry with an optical frequency comb probe
本文提出用光学频率梳探针提升里德伯原子电场测量的瞬时带宽，实验实现高达12±1 MHz的调制射频检测能力。
2024-02-27 physics.atom-ph
Efficient microwave-to-optical conversion using Rydberg atoms
我们演示了在$^{87}$ Rb原子中利用六波混频实现的微波-光转换，其中微波场耦合到两个原子的里德伯态，并与转换后的光场共线传播。我们实现的转换器的线性制度的光子转换效率为~5%。此外，我们从理论上研究了全共振六波混频，并概述了一个现实的实验方案，达到效率大于60%。
2018-10-23 physics.atom-ph
Transport on flexible Rydberg aggregates using circular states
相互作用的里德伯原子组合体为输运现象、量子化学和凝聚态系统的量子模拟带来了希望。这种方案通常受到里德堡态的有限寿命的限制。圆形里德伯态是里德伯态中寿命最长的，但在低角动量态的光谱特征中缺乏能量隔离。后者需要获得简单的传输模型，每个原子的电子状态很少。然而，简单的模型甚至可以通过利用偶极-偶极选择规则或外部场来实现圆形状态。我们在这里表明，这种方法可以是特别富有成效的情况下，量子传输耦合到原子运动，在绝热激发运输或量子模拟的电子-声子耦合在光捕获。此外，我们探索灵活的里德堡聚集体与圆形状态的实际限制，并在何种程度上可以使用经典模型描述圆形里德伯原子之间的相互作用。
2018-09-06 physics.atom-ph quant-ph
Long-lived giant circular Rydberg atoms at room temperature
Physikalisches Institut and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Stuttgart（斯图加特大学第五物理研究所与集成量子科学与技术中心）
本研究在室温下实现了长寿命的大环状瑞利德原子，通过普尔尔抑制黑体模式，使瑞利德态寿命超过10毫秒，为量子信息处理和传感提供了新可能。
2026-09-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-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
Giant Kerr nonlinearities and magneto-optical rotations in a Rydberg-atom gas via double electromagnetically induced transparency
研究了具有两个正交偏振分量的探测激光场在具有反Y型能级组态的冷里德伯原子气体中通过双电磁感应透明（EIT）传输时的克尔效应和磁光效应。通过超越平均场近似和基态近似的方法，我们对三阶非线性光学系数进行了详细的计算，并表明该系统具有由Rydberg-Rydberg相互作用贡献的巨大的非局域自非线性和交叉Kerr非线性.对~（85）Rb原子气体的交叉克尔非线性效应的理论计算结果与最近报道的实验结果非常接近。此外，我们还证明了探测光场可以通过双EIT获得很大的磁旋光，这可以用来设计高精度的原子磁力计。这些结果不仅对非局域非线性磁光的发展具有重要意义，而且在基于里德伯原子气体的精密测量、光学信息处理和传输等方面具有重要的应用前景。
2021-04-22 physics.atom-ph
A high optical access cryogenic system for Rydberg atom arrays with a 3000-second trap lifetime
本文提出一种结合4 K低温泵浦、<50 K冷箱和室温高数值孔径物镜的里德伯原子阵列低温光镊系统，实现3000秒阱寿命、$10^{-4}$级损耗测量及基态和里德伯态相干操控，为量子计算与模拟提供低振动高光学可达平台。
2025-07-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Excitation of $^{87}$Rb Rydberg atoms to nS and nD states (n$\leq$68) via an optical nanofiber
本文实验观测了冷铷原子经光学纳米光纤倏逝场激发至多种里德伯S、D态，并建立理论模型解释交流斯塔克位移和卡西米尔-波尔德效应，为全光纤量子网络和波导QED系统奠定基础。
2023-08-30 physics.atom-ph
Formation of Rydberg macrodimers and their properties
我们研究了高激发里德堡态铷原子间的相互作用，发现存在很长距离的势阱。这些井被证明支持许多绑定状态。我们计算了阱和束缚能级的性质，并表明它们的寿命受到组成里德伯原子的寿命的限制。我们还展示了如何这些$μ$ m大小的束缚态可以填充{ \it通过}光缔合（PA），以及如何的签名的广告混合的各种$\ell$字符产生的潜在的井可以探测。我们讨论了如何急剧变化的PA率%的大二聚体绑定水平可以作为一个开关机制与潜在的应用程序量子信息处理。
2011-03-29 physics.atom-ph
State-selective all-optical detection of Rydberg atoms
我们提出了一个全光学方案，用于检测在一个选定的里德堡态的碱金属原子的人口。探测方案是基于一个超冷原子系综与两个激光脉冲的相互作用：一个弱的探测脉冲，这是与基态和第一激发态之间的跃迁共振，和一个高强度的脉冲，它耦合的第一个激发态选择的里德伯态。我们表明，通过监测探测激光随时间的吸收信号，可以推断出里德堡态的初始布居。此外，它示出-对于合适的实验条件-的动态吸收曲线包含信息的初始相干性之间的基态和选定的里德伯态。我们提出了一个证明的原则上进行的测量的结果$^{87}$ Rb原子的冷气体。该方法有望在基于里德伯原子的量子计算协议中得到应用。
2015-05-13 physics.atom-ph
Measuring the Rydberg Constant Using Circular Rydberg Atoms in an Intensity-Modulated Optical Lattice
本文提出了一种利用圆形冷里德伯原子精确测量里德伯常数$R_{\infty}$的方法。这些状态有很长的寿命，以及可以忽略的量子电动力学（QED）和没有核重叠修正。由于这些优点，测量可以帮助解决“质子半径难题”[Bernauer，Pohl，Sci. Am. 310，32（2014）]。使用里德伯原子光晶格捕获原子，并使用最近演示的晶格调制技术来驱动跃迁以执行无多普勒光谱。循环状态跃迁频率产生$R_{\infty}$。选择激光波长和光束几何形状，使得晶格诱导的跃迁位移最小化。所选择的跃迁没有一阶塞曼和斯塔克修正，只留下可管理的二阶塞曼和斯塔克位移。对于Rb，在存在地球引力的情况下测量的$R_{\infty}$的投影相对不确定度为$10^{-11}$，主要贡献来自剩余晶格位移。在未来的微重力实施中可以减少这种情况。下一个重要的系统来自Rb的$^+$极化率（相对不确定度贡献的$\approx 3 \times10^{-12}$）。
2017-05-07 physics.atom-ph
Microscopic Rydberg electron orbit manipulation with optical tweezers
Max-Planck Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Purdue University（普渡大学）；Universität Stuttgart（斯图加特大学）
提出利用束宽小于里德伯电子轨道的光镊激光场局域操控里德伯原子的电子物质波，通过计算本征态发现强态混合导致大偶极矩，并利用位置依赖能级振荡实现亚轨道尺度的电子径向囚禁。
2026-05-26 physics.atom-ph
Possibility of triple magic trapping of clock and Rydberg states of divalent atoms in optical lattices
我们预言了中性二价原子的“三重魔”光晶格囚禁的可能性。在这样的晶格中，${^1}\!S_{0}$和${^3}\!P_{0}$时钟状态以及附加的里德堡状态经历相同的光学势，完全减轻了运动退相干的有害影响。特别是，我们表明，这种三重魔术捕获条件可以满足Yb原子在光学波长和各种其他二价系统（Ca，Mg，Hg和Sr）在紫外区。我们评估质量的三重魔术捕获条件，通过估计的概率激发出的运动基态作为一个结果之间的时钟和里德堡态的激发。我们还计算了二价里德伯原子在魔频下的激光诱导光电离率。我们发现，这样的速率是低于辐射自发发射率，由于库珀最小的光电离截面的存在。
2016-05-29 physics.atom-ph
Radio-over-fiber using an optical antenna based on Rydberg states of atoms
我们提供了一个实验演示的直接光纤链路的RF传输（“无线电光纤”），使用一个敏感的光学天线的基础上的铷蒸汽细胞。该方案依赖于测量在电磁诱导的透明共振，涉及高度激发里德堡态的激光传输。通过使用微波场作为本机振荡器来修饰里德堡态对，我们在光频域中对RF信号进行编码。携带信息的光通过几乎无损的光纤连接到光电探测器，在光电探测器中检索信号。我们证明了信号带宽超过1 MHz的可用耦合激光功率和光密度的限制。我们的灵敏、非金属且易于扩展的微波光学天线允许光纤链路中极低水平的光功率（$\sim 1\, μ$ W）吞吐量。它为新兴的无线网络基础设施提供了一个有前途的未来平台。
2018-05-27 physics.atom-ph
Non-adiabatic motional effects and dissipative blockade for Rydberg atoms excited from optical lattices or microtraps
超冷气体中里德伯原子的激光激发通常是假设原子运动在激发期间是冻结的。我们表明，这种冻结气体近似可以打破原子，是在光晶格或微陷阱。特别是，我们表明，激发动力学是在一般强烈的机械力之间的里德伯原子，以及原子波包的传播的限制潜力。这导致激发动力学中的退相干-导致耗散阻断效应-使得里德伯激发即使在反阻断机制中也是无效的。对于强烈的非共振激光激发-通常在里德伯敷料的背景下考虑-这些运动效应妥协的适用性玻恩-奥本海默近似。特别是，我们的研究结果表明，它们也可以导致脱相干的敷料制度。
2013-05-02 physics.atom-ph
Optical pumping effects on the Rydberg EIT spectrum
我们提供了一个普遍的讨论里德伯态的电磁感应透明（EIT）和光泵（OP）之间的相互作用在热Rb 87介质。通过将布居数泵送到一个单一的超精细/塞曼态，我们可以增强相互作用强度，并且原则上放大EIT峰。根据我们的测量，EIT峰高可以提高两倍或减少一个数量级，线宽略有收窄的泵浦效应。通过增加介质的光密度（OD）也可以看到类似的行为。EIT特征的定量预测使用无多普勒非微扰数值计算。在有和没有光泵浦场的情况下，EIT峰高塌陷到相同的理论曲线上，表明OP和变化的OD具有相同的效果。在模拟和测量中，通过OP的Rydberg EIT增强依赖于探测场的强度和OD。我们的工作阐明了光抽运的基本机制，推进了里德伯原子的研究。
2022-07-04 physics.atom-ph
Many-body Physics with Alkaline-Earth Rydberg lattices
我们探索了通过对二次核价电子的光修整将碱土里德伯原子限制在光晶格中的前景，并以锶原子为例，确定了实验上可实现的同时俘获基态和里德伯态的魔波长。相关的损失机制的详细分析表明，这样的系统的整体寿命是有限的，仅由里德伯态的自发衰变，并没有显着的光电离或自电离的影响。计算了5sns系列的范德华C_6系数，发现相互作用是吸引的。最后，我们表明，魔波长晶格和吸引相互作用的组合可以被利用来产生多体Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。
2011-02-18 physics.atom-ph
Charge-induced optical bistability in thermal Rydberg vapor
研究了受驱动的里德伯原子系综中的光学双稳现象。通过对铷和铯的热蒸气进行两个实验，我们能够揭示导致这种非线性行为的潜在相互作用机制。由于这两种原子的性质不同，我们认为里德堡态的大极化率与自发电离里德伯原子的电场的结合是相关的相互作用机制。在铷的情况下，我们直接测量的电场的情况下，通过两个物种的光谱。在铯中，我们利用不同l态的极化率的不同符号和施加电场的可能性。这两个实验使我们能够排除偶极-偶极相互作用，并支持我们的假设的电荷诱导的双稳态。
2016-12-19 physics.atom-ph
Quantum Computing with Circular Rydberg Atoms
里德伯原子阵列是量子计算和模拟的领先平台，它将强相互作用与高度相干的操作和灵活的几何结构相结合。然而，可实现的量子效率受限于里德堡态的有限寿命，以及诸如原子运动等技术缺陷。在这项工作中，我们提出了一种新的方法，里德伯原子阵列使用长寿命的圆形里德伯态的光阱。基于这些状态的极长寿命，在抑制辐射跃迁的低温微波腔中超过几秒，以及对有限原子温度具有鲁棒性的门协议，我们计划使用当前技术可以实现数百个圆形里德伯原子的阵列，其中$10^{-5}$周围具有两个量子位的门误差。这种方法结合了几个关键要素，包括用于圆形里德堡态的量子非破坏检测技术，使用聚焦光束的有质动力势的局部操纵，使用多个圆形水平编码量子位的门协议，以及强大的动态解耦序列，以抑制原子运动中不必要的相互作用和错误。这代表了对中性原子的量子计算和模拟的当前最新技术的显著改进。
2021-03-23 physics.atom-ph quant-ph
Observation of spin singlet butterfly Rydberg molecules in an ultracold atomic Rb gas
本文观测到自旋单重态超长程里德伯蝴蝶分子，通过三光子激发和P波散射实现，测量结果与理论一致，为超冷阴离子和重离子对研究奠定基础。
2025-10-24 physics.atom-ph
Long-lived circular Rydberg states of laser-cooled Rubidium atoms in a cryostat
里德伯能级的精致特性使它们对新兴的量子技术特别有吸引力。然而，在室温下，低角动量激光可达能级的寿命被光学跃迁和微波黑体辐射（BBR）诱导的转移限制在几个$100\,μ\mathrm{s}$。在降低BBR温度的低温环境中，利用圆形里德伯能级的几个$10\,\mathrm{ms}$寿命将获得相当大的改进。我们演示了在低温恒温器中激光冷却铷原子的长寿命环形里德伯能级的制备。我们观察到主量子数$n=52$的循环能级的$3.7\,\mathrm{ms}$寿命。通过监测相邻的圆形水平之间的传输，我们估计在原位的微波BBR温度为$(11\pm 2)\,\mathrm{K}$。测量的原子相干时间（$270\,μ\mathrm{s}$）在这里仅受技术磁场波动的限制。这项工作为量子模拟和冷环形里德伯原子传感开辟了有趣的前景。
2020-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Single-Photon Rydberg Excitation and Trap-Loss Spectroscopy of Cold Cesium Atoms in a Magneto-Optical Trap by Using of a 319-nm Ultra-Violet Laser System
本文研究了铯原子在磁光阱中的单光子里德伯激发。我们用窄线宽319 nm紫外激光直接将原子从${{6S}_{1/2}}$基态激发到${{nP}_{3/2}}(n=70-100)$里德堡态。里德堡态的检测通过监测当${{6S}_{1/2}} (F = 4)$基态上的部分布居转移到里德堡态时MOT的荧光信号的减少来进行。我们清楚地观察到由于冷却光的陷阱损失谱中的Autler-Townes双峰。利用里德伯原子的大极化率，我们观察到了背景直流电场诱导的Autler-Townes双重态的Stark分裂。通过理论分析研究了斯塔克位移对电场的依赖关系，并由斯塔克分裂的测量结果推断出直流电场。我们发现在冷系综附近存在一个44.8（4）mV/cm的直流电场。这表明高位里德伯原子可以作为直流电场的传感器。
2019-11-21 physics.atom-ph
Intensity landscape and the possibility of magic trapping of alkali Rydberg atoms in infrared optical lattices
受光阱中冷里德伯（Ry）原子操纵研究进展的启发，我们考虑了大范围Ry电子波函数对囚禁势的影响。我们发现当Ry轨道位于激光强度谱的拐点之外时，原子可以稳定地驻留在激光强度极大值处。有效地，Ry电子的自由电子AC极化率由强度景观调制，并且可以接受正值和负值。我们应用这些见解，以确定魔术波长的红外光晶格中捕获的碱金属原子的RY基态跃迁。我们发现魔术波长约为10 $μ\mathrm{m}$，其精确值取决于Ry态的量子数。
2013-09-25 physics.atom-ph
Intrinsic Optical Bistability in a Strongly-Driven Rydberg Ensemble
我们观察和表征内禀光学双稳态在稀里德伯蒸汽。的双稳态的特征在于通过急剧跳跃的状态之间的低和高里德堡占有率与跳跃向上和向下的位置显示滞后取决于控制参数被改变的方向。我们发现跳跃点的频率偏移与主量子数的四次方成比例。此外，滞后窗口的宽度随着主量子数的增加而增加，在达到峰值然后再次关闭之前。实验结果与基于半经典Maxwell-Bloch方程的简单理论模型的预测一致，包括加宽和频率偏移的影响。这些结果提供了深入了解驱动耗散系统的动力学。
2016-03-04 physics.atom-ph
Nonlinear optical spectra from Rydberg-mediated photon-photon interactions
Purdue University（普渡大学）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute, Purdue University（普渡大学量子科学与工程研究所）
该研究通过实验探讨了Rydberg介导的光-光相互作用在冷原子EIT中的非线性效应，并揭示了不同系统模型对非线性光谱展宽的解释差异。
2026-02-12 physics.atom-ph
Rydberg Electrometry for Optical Lattice Clocks
使用里德伯态进行电测量，以评估锶中$5s^2$ $^1\textrm{S}_0-5s5p$ $^3\textrm{P}_0$时钟跃迁的二次斯塔克位移。通过使用电磁感应透明测量高度激发的$5s75d\;^1\textrm{D}_2$状态的斯塔克位移，我们表征了具有足够精度的电场，以提供对时钟过渡的系统移位的严格约束。利用理论推导和实验验证的里德堡态的极化率，我们可以测量剩余场，其不确定度远低于$1 \textrm{V} \textrm{m}^{-1}$。该分辨率允许我们将时钟转换的二次斯塔克移位的分数频率不确定性约束为$2\times10^{-20}$。
2017-06-06 physics.atom-ph
Cooperative optical non-linearity due to dipolar interactions in an ultra-cold Rydberg ensemble
我们证明了超冷原子系综中里德伯原子之间的偶极相互作用引起的合作光学非线性。通过将探测跃迁耦合到里德堡态，我们将里德堡对之间的强偶极-偶极相互作用映射到光场上。我们表征了非线性作为电场和密度的函数，并证明了由于协同效应的光学非线性的增强。
2009-11-20 physics.atom-ph quant-ph
Enhanced third-order and fifth-order Kerr nonlinearities in a cold atomic system via Rydberg-Rydberg interaction
研究了电磁感应透明（EIT）条件下冷里德伯原子系综的光学克尔非线性。利用超越平均场论的方法，我们证明了该系统不仅具有增强的三阶非线性光学极化率，而且具有巨大的五阶非线性光学极化率，它与原子密度呈立方关系.结果表明，三阶和五阶非线性光学系数均由两部分组成，分别由光子-原子相互作用和Rydberg-Rydberg相互作用贡献.在高原子密度下，由里德伯-里德伯相互作用引起的克尔非线性起主导作用。我们发现在Rydberg-EIT系统中的五阶非线性光学极化率可能比在传统EIT系统中获得的大五个数量级。所得结果在弱光水平下的光和量子信息处理与传输方面有着广阔的应用前景。
2016-04-03 physics.atom-ph physics.optics
