Periodically-driven facilitated high-efficiency dissipative entanglement with Rydberg atoms
利用含时周期场可以有效地改变系统的拉比耦合，表现出非平凡动力学。我们提出了一个方案，表明这一功能可以应用于加速形成耗散稳定的纠缠的基础上Rydberg反封锁机制在一个简化的配置，从根本上源于外部场调制频率和系统的特征频率之间的频率匹配。当最佳调制频率与驱动场的中心频率相等时，双激发里德堡态有足够的停留时间进行不可逆的自发衰变到目标态，从而加速了量子纠缠度的稳定性，纠缠度约为0.98，纠缠度的形成时间小于400μs.我们发现，一个全球性的最大保真度受益于微波场耦合和自发衰变强度的一致性，该计划承诺一个强大的不敏感的初始人口分布。这种利用周期驱动产生耗散纠缠态的简单方法可能为Rydberg量子技术和量子信息的研究提供一个新的实验方向。
2020-03-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamics and equilibration of Rydberg excitations in dissipative atomic ensembles
研究了弛豫作用下强相互作用原子里德堡态的共振光激发。我们采用量子随机（蒙特卡罗）波函数来模拟二维晶格中几十个原子的耗散动力学。我们表明，在典型的实验条件下，涉及缓慢的里德伯态衰减和相当大的放松原子相干性，在几微秒的时间尺度上的原子系综接近一个稳定的状态，其中大部分的原子之间的量子相关性已经衰减了。然而，稳定状态，表现出很强的经典相关性的里德伯激发概率。
2013-05-10 physics.atom-ph quant-ph
Preparation of entangled and antiferromagnetic states by dissipative Rydberg pumping
我们提出并分析了一种利用里德伯介导的耗散相互作用制备高保真纠缠态和反铁磁态的方法。利用非对称里德伯相互作用，两原子贝尔单态是里德伯泵浦过程的暗态。主方程模拟证明了Bell单重态制备保真度$\mcF=0.998$。反铁磁态产生的四自旋元格与对角化的横向场伊辛哈密顿量的结果一致。
2013-06-06 physics.atom-ph quant-ph
Emergence of synchronisation in a driven-dissipative hot Rydberg vapor
本文在热铷原子蒸气中观测到里德堡态同步现象，并通过全局里德堡密度平均场理论解释了强相互作用导致的频率与相位锁定。
2025-03-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spatial correlations of one dimensional driven-dissipative systems of Rydberg atoms
考虑一维原子晶格在激光激发下的里德堡态和自发发射。由于里德伯态的偶极-偶极相互作用，原子被耦合。这种驱动耗散系统具有广泛的非平衡相，如反铁磁有序和双稳态。使用量子轨迹方法，我们计算了多达20个晶格位置的整个参数空间的空间关联函数。我们发现，双稳态显着加强空间相关性和纠缠。
2013-09-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Driven dissipative preparation of few-body Laughlin states of Rydberg polaritons in twisted cavities
我们提出了一个驱动耗散的协议，用于创建一个光学模拟的劳克林态的里德伯极化激元系统中的扭曲光学腔。我们设想通过以精心选择的模式注入光子来共振驱动系统进入4-极化子状态。极化激元-极化激元相互作用的耗散性质导致衰减成劳克林态的双极化激元模拟物。这种技术的推广可用于探索分数统计和基于任意子的量子信息处理。我们还模拟了最近的实验，试图连贯地进入这种相同的状态。
2021-07-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Driven-dissipative Rydberg blockade in optical lattices
本研究采用含长程关联的变分方法分析光晶格中范德瓦尔斯相互作用里德堡气体的稳态，发现其存在单一一级相变及退相位下的临界点，且部分区域与有效短程模型定量吻合，为耗散临界研究提供新路径。
2022-08-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ergodicity breaking from Rydberg clusters in a driven-dissipative many-body system
本研究针对驱动耗散量子多体系统中耗散破坏量子相干、难以探测遍历性破缺的问题，利用里德堡原子的强相互作用特性，通过调节原子密度实验观测到从遍历到遍历性破缺的动力学转变，证实里德堡多体系统可用于非平衡相变研究。
2023-05-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Steady three-dimensional dark state entanglement in dissipative Rydberg atoms
利用耗散动力学和与单原子暗态相关的电磁诱导透明（EIT）理论，提出了一种在一对里德伯原子之间制备三维纠缠态的方案.所制备的纠缠态就是整个系统的暗态。无论系统初始处于任意纯态还是混合态，该方案都是可行的，并且对演化时间没有精确的要求。与大多数以前的基于里德伯原子的耗散方案不同，里德伯-里德伯相互作用（RRI）强度不需要与激光失谐量满足一定的关系，因为它工作在阻断和中间区域。
2019-01-14 quant-ph
Dissipative time crystal in a strongly interacting Rydberg gas
本研究在室温里德堡原子气体中实验实现了耗散时间晶体，通过光子透射的持续振荡、非衰减自相关及对噪声的鲁棒性，证明了连续时间晶体的长程时间序。
2024-07-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Kinetic constraints, hierarchical relaxation and onset of glassiness in strongly interacting and dissipative Rydberg gases
我们表明，在强退相的极限激光驱动的里德堡气体的动力学描述的主方程与明显的动力学约束。系统的平衡态是不相关的，但动力学中的约束导致空间相关的集体弛豫，让人想起玻璃。我们研究和量化的演变向平衡在一个和两个维度，并分析如何玻璃化的程度和弛豫时间控制的里德伯原子之间的相互作用强度。我们还发现，里德伯激发的自发衰变导致玻璃弛豫的中断，使系统处于高度相关的非平衡稳态。本文的结果原则上也适用于极性分子和具有大磁偶极矩的原子等其他系统，表明冷原子和分子系综的集体行为可以与软凝聚态系统中的行为相似。
2013-12-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft physics.atom-ph
Coherent and dissipative dynamics of entangled few-body systems of Rydberg atoms
用Lindblad主方程方法对实验观测到的中性原子激发到里德堡态的量子少体动力学进行了数值分析。为此，最多五个铷原子被捕获的光镊，安排在各种二维配置，并激发到里德堡67S态的最近邻封锁制度。它们的相干演化测量随时间变化的基态投影。用林德布拉德方程模型对试验结果进行了分析，并通过系统误差和统计误差分析确定了均匀阻尼和非均匀阻尼。通过对实验结果的模型分析，成功地再现了纠缠系统的相干演化，并给出了与外部校准一致的最佳参数。
2019-02-07 physics.atom-ph quant-ph
Diffusive to non-ergodic dipolar transport in a dissipative atomic medium
我们研究了偶极介导的里德堡杂质通过超冷原子气体的输运。在一个实验中，我们通过将辅助里德伯态耦合到实现耗散介质的快速衰减态来连续探测系统。杂质的原位成像揭示了由探测激光的强度控制的扩散扩散。通过准备相同密度的跳跃伙伴，但随后关闭修整场，有效地冻结了扩散。这是一致的数值模拟表明，相干演化系统进入一个非遍历扩展阶段，由于无序。这为研究长程跳跃和可控耗散系统中的输运和局域化现象开辟了道路。
2018-09-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of multiple time crystals in a driven-dissipative system with Rydberg gas
在里德伯热气体中观测到多种时间晶体，为开放系统非平衡相和量子计量提供新途径。
2025-10-08 physics.atom-ph quant-ph
Physical swap dynamics, shortcuts to relaxation and entropy production in dissipative Rydberg gases
致密里德伯气体是一种非平衡系统，其中强的密度-密度相互作用产生有效的动力学约束。它们引起与高度约束的多体构型相关的动态停滞，导致缓慢松弛和玻璃态行为。多组分里德伯气体具有额外的长程相互作用，如激发交换。这些类似于用于人工加速经典玻璃形成者的原子模型模拟中的弛豫的粒子交换。然而，在里德伯气体中，交换是真实的物理过程，它提供了弛豫的动力学捷径。它们允许在实验中加速接近定态，同时对非平衡定态产生影响。特别是它们与辐射衰变过程的相互作用放大了动力学的不可逆性，我们通过定态熵产生来量化这种影响。我们的工作突出了一个有趣的类比真正的动力学过程中的里德伯气体和人工动力学基础先进的蒙特卡罗方法。此外，它提供了一个量化的特征的戏剧性的影响互换的结构和动力学的固定状态。
2019-07-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Dissipative stabilization of quantum-feedback-based multipartite entanglement with Rydberg atoms
提出了一种在耗散光腔中利用量子反馈产生里德伯原子多体纠缠的方案。里德伯阻断机制有效地防止了系统的双激发，这被进一步利用来加速具有单里德伯态激发的纠缠态的稳定。相应的反馈操作大大简化，因为在整个过程中只需要控制一个规则原子，而不管粒子的数量。通过调节驱动场的拉比频率，可以调节纠缠态的形状。此外，相对较长的高里德堡能级寿命保证了在现实情况下的高保真度。
2016-12-31 quant-ph
Dissipative many-body physics of cold Rydberg atoms
在过去的二十年里，里德伯原子已经成为一个在量子计算和量子模拟的框架下实现量子多体系统的多功能和研究的多系统。然而，即使在没有相干演化的情况下，Rydberg系统也表现出有趣的和非平凡的多体现象，例如在许多研究领域中相关的动力学约束和非平衡相变。在这里，我们回顾了我们最近的工作，这样的系统，耗散导致不连贯的动态，也人口衰减。我们表明，这两个效果，加上里德伯原子之间的强相互作用，引起了一些有趣的现象，使冷里德伯原子一个有吸引力的实验台经典的多体过程和量子推广。
2018-10-11 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Stationary three-dimensional entanglement via dissipative Rydberg pumping
我们推广了最近关于二分Bell单态的结果[Carr和Saffman，Phys. Rev. Lett. { \bf 111}，（2013）]中的一个例子，两个独立的中性里德伯原子之间的静态三维纠缠。该方案充分利用了里德伯介导相互作用提供的相干动力学和里德伯态自发发射产生的耗散因子。对主方程的数值模拟表明，目标态负性${\cal N}(\hatρ_{\infty})$和保真度${\cal F}(\hatρ_{\infty})$均能超过99.90%.此外，稳定的三原子单重态$|S_3\rangle$也可以基于相同的机制实现。
2014-04-30 quant-ph
Gaussian processes for choosing laser parameters for driven, dissipative Rydberg aggregates
为了便于有限温度下开放量子系统的量子模拟，一个重要的组成部分是在给定的时间尺度上实现热化。我们考虑了嵌入在激光驱动的原子环境中的里德伯聚集体（通过长程相互作用相互作用的里德伯原子的排列）。对于最小的聚集体（两个原子），可以通过对四个可调谐激光参数的蛮力扫描来找到合适的激光参数。然而，对于更多的原子，这样的参数扫描在计算上太昂贵了。在这里，我们应用高斯过程来预测热化性能作为激光参数的函数的两个原子和四个原子的聚集。这些预测在1000次模拟中表现得非常好，证明了高斯过程在原子物理学环境中的实用性。使用这种方法，我们发现并提出了有效的激光参数产生热化，这些参数的变化的鲁棒性，以及不同的热化动力学。
2018-06-27 physics.atom-ph quant-ph
Tuning excitation transport in a dissipative Rydberg ring
本文研究耗散与合成磁通共同作用下里德伯环中激发输运的可调性，提出四站点结构可作开关控制激发传输方向与目的地。
2023-09-29 physics.atom-ph quant-ph
Dissipative Preparation of Entangled Many-Body States with Rydberg Atoms
我们研究了一维原子晶格在激光驱动下的里德堡态，其中设计的耗散通道导致了多体系统的纠缠。特别是，我们证明了一个挫折免费的哈密顿量，以及$W$状态的基态的有效生成。我们讨论了实现所需的相干和耗散项，我们进行了广泛的数值模拟表征的状态准备过程的保真度。我们确定了高保真纠缠制备的最佳参数，并研究了系统尺寸的缩放。
2016-11-29 quant-ph
Stabilization of Rydberg Dissipative Time Crystals Using a Scanning Fabry Perot Interferometer Transfer Lock
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
利用扫描法布里珀罗干涉仪转移锁稳定瑞德堡耗散时间晶体，显著降低频率漂移和不稳定性。
2026-02-26 physics.atom-ph quant-ph
Correlated photon dynamics in dissipative Rydberg media
在电磁感应透明条件下，光密原子介质中的里德伯阻塞物理导致了单光子间强耗散相互作用。我们介绍了一种新的方法来分析这个具有挑战性的多体问题的限制，大的光学深度每封锁半径。在我们的方法中，我们将单极子EIT物理与Rydberg-Rydberg相互作用以序列化的方式分开，同时使用硬球模型，从而捕获光的二元粒子波性质，因为它表现在耗散Rydberg-EIT介质中。使用这种方法，我们分析了饱和行为的传输通过一维Rydberg-EIT介质的制度的非微扰耗散相互作用相关的电流实验。我们的模型能够捕捉到明亮的多体动力学，相干脉冲通过这些强相互作用的介质。我们比较我们的模型与现有的实验数据在这个政权，并找到很好的协议。我们还分析了从连续波输入产生规则的单光子序列的方案，并推导出在不完美的单光子EIT存在下的标度行为。
2018-06-14 quant-ph
Emergence of stationary many-body entanglement in driven-dissipative Rydberg lattice gases
非平衡态量子动力学代表了凝聚态物理、量子信息科学和统计力学的一个新兴范式。强相互作用里德伯原子为研究具有长程序的量子自旋模型的驱动耗散动力学提供了一个有吸引力的平台。在这里，我们探讨的条件下，固定的多体纠缠持续近单位保真度和高可扩展性。在我们的方法中，相干多体动力学是由里德伯介导的激光跃迁驱动的，而晶格边界处的原子减少了多体状态的熵。令人惊讶的是，多体纠缠是通过不断地向稳态演化一个局部耗散的里德伯系统，与光泵浦。利用量子测不准关系刻画了一维晶格中多体纠缠的动力学行为，并证明了在有限尺寸标度下的定态纠缠的长程行为，在实验条件下达到了“百体”纠缠.我们的工作开辟了一条途径，朝着耗散制备多体纠缠与前所未有的标度行为。
2014-05-29 quant-ph
Anomalous broadening in driven dissipative Rydberg systems
在三维光晶格中，观察到~（87）Rb原子双光子5s-18 s跃迁的相互作用展宽.随着原子密度和激发强度的增加，测得的线宽增加了近两个数量级，相应的抑制共振散射和增强非共振散射。我们属性的增加线宽共振偶极-偶极相互作用的18 s原子与附近的NP状态的自发创建的人口。在一个范围内的初始原子密度和激发强度，过渡宽度由一个单一的功能的稳态密度的里德伯原子，和观察到的共振激发率对应于一个两级系统的测量，而不是自然的线宽。这里观察到的增宽机制可能对许多相干相互作用里德伯原子的提议有负面影响。
2016-03-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Coherent versus incoherent excitation dynamics in dissipative many-body Rydberg systems
利用波函数蒙特卡罗（MCWF）方法研究了共振和非共振激光激发下，退相对超冷二能级里德伯原子云激发动力学的影响。我们发现，在共振驱动下，退相主要导致里德伯布居数的增加和Mandel Q参数的减小，而在非共振驱动下，退相则分别在原子对的直接激发和随后的单原子激发之间发生强烈的切换.这两种激发机制可以通过对关联函数直接量化，这表明强退相的双光子共振峰的强抑制。因此，定性不同的动态出现在弱和强退相非共振激发的激发统计。我们的研究结果表明，时间分辨的激励数测量可以作为一个强大的工具，以确定系统的激励动力学的主导过程。
2014-01-28 physics.atom-ph quant-ph
Frequency Comb Behavior of Time Crystals in an RF-Driven Dissipative Rydberg System
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado（科罗拉多大学）
本研究在RF驱动的耗散Rydberg系统中观察到时间晶体的频率梳行为，通过四能级模型和Van der Pol振荡器类比，揭示了非平衡系统中非线性同步与频率梳生成的机制。
2026-03-12 physics.atom-ph quant-ph
Dissipative Many-body Quantum Optics in Rydberg Media
我们发展了一个理论框架，在相互作用的光介质中的电磁感应透明（EIT）条件下的量子化光的耗散传播。该理论使我们能够确定两个互补的基于Rydberg-EIT的光处理模块的输出的特殊时空结构：最近演示的单光子滤波器和最近提出的单光子滤波器，它们分别让单个光子通过和吸收单个光子。除了对这些和其他光量子器件的应用至关重要之外，该理论还为研究非线性非局域介质中强相互作用光子的奇异耗散多体动力学打开了大门。
2012-11-29 quant-ph
Dissipative preparation of steady Greenberger-Horne-Zeilinger states for Rydberg atoms with quantum Zeno dynamics
受最近工作的启发[Reiter，Reeb，and Sørensen，Phys. Rev. Lett. { \bf 117}，040501（2016）]，我们提出了一个简化的方案，用于在腔中耗散制备三个里德伯原子的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。$Z$泵浦是在$Λ$型原子的自发发射和强连续耦合诱导的量子Zeno动力学作用下实现的。同时，在$Z$抽运过程中，耗散Rydberg抽运破坏了状态$|{\rm GHZ}_+\rangle$的稳定性，使$|{\rm GHZ}_-\rangle$成为系统的唯一稳态。与前一种方案相比，该方案大大减少了作用于原子的驱动场数目，并且只需要一个单模腔。对完整主方程的数值模拟表明，在里德伯原子腔系统中，利用目前可实现的参数可以获得高保真度的$\sim98\%$。
2017-12-06 quant-ph
Effective dynamics of strongly dissipative Rydberg gases
研究了强噪声和耗散极限下相互作用里德堡气体的演化。从一个马尔可夫量子主方程的描述开始，我们推导出有效的运动方程，该方程在“粗粒度”的时间尺度上控制动态，其中快速耗散的自由度已被自动消除。具体来说，我们考虑两个方案是相关的当前的理论和实验研究-里德伯原子在一个两级（自旋）的近似受到强烈的退相噪声以及里德伯原子在所谓的电磁诱导透明（EIT）条件和快速辐射衰减。在前一种情况下，我们发现，有效的动力学描述的经典速率方程的二阶适当的微扰展开。与完整的量子主方程相比，这大大降低了数值模拟的计算复杂性。然而，当考虑到这种膨胀中的四阶修正时，我们发现所得方程打破了正性的保持，因此不能被解释为适当的经典主速率方程。在EIT系统中，我们发现扩展到二阶不仅保留了“经典”观测量的信息，而且还保留了一些量子相干性的信息。尽管如此，这种微扰处理仍然实现了一个非平凡的减少相对于原来的问题的复杂性。
2014-09-29 physics.atom-ph quant-ph
Non-Hermitian physics in the dissipative many-body system of Rydberg atoms
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息重点实验室）；Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息与量子科技创新研究院）
本文综述了Rydberg原子系统中非厄米特物理的研究进展，探讨了非厄米特哈密顿量的构造、耗散机制及其对能谱和对称性破缺的影响。
2026-08-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Different Phases in a Dissipative Rydberg Lattice : Roles of Occupancy and On-site Interaction
本研究通过平均场与数值模拟方法，探究耗散里德伯晶格中占据数与在位相互作用如何决定均匀、密度波和振荡相等不同相，并发现初始布居差可增强密度波序，系统呈现弱普适性标度行为。
2025-09-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Dissipative entanglement preparation via Rydberg antiblockade and Lyapunov control
利用里德伯原子的耗散和抽运制备纠缠态对量子信息处理具有重要意义。驱动耗散动力学与里德伯态的自然线宽密切相关，并且通常可以通过工程热库来调制。我们提出了一种替代性的优化方案，即结合共振Rydberg反封锁激发和对基态的Lyapunov控制来加速两个相互作用的里德伯原子的单重态的制备.加速过程强烈依赖于系统的初始状态，相对于单重态和退相干敏感亮态之间的初始相干性。我们研究了快速纠缠制备的最佳参数方案和保真度对随机噪声的鲁棒性。数值计算结果表明，在当前的实验参数下，在0.4 ms左右可以实现0.99以上的保真度。该方案可以推广到制备更复杂的多原子纠缠态。
2018-11-27 quant-ph
Dissipative dynamics and superradiant countinuous time crystal in a Rydberg-interacting Dicke system
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Shandong Normal University（山东师范大学）
研究Rydberg-修饰Dicke系统中耗散与相互作用的相互作用，揭示其非平衡动力学及超辐射连续时间晶体相的形成机制。
2026-10-26 physics.optics quant-ph
Microwave Power-to-Frequency Transduction in a Magnetically Initiated Rydberg Dissipative Time Crystal
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院，喷气推进实验室）
利用磁引发里德伯耗散时间晶体的自发振荡频率，实现微波功率到频率的转换，在室温铷蒸气中展示强非线性响应，为射频幅度到频率转换提供多体原子路径。
2026-09-29 physics.atom-ph quant-ph
Injection locking of Rydberg dissipative time crystals
本文通过射频电场实现了里德伯耗散时间晶体的注入锁定，展示了超越临界阈值后的完全同步及线性锁定带宽，为量子时间有序性的稳定与控制提供了新方法。
2025-04-22 quant-ph
The rise and fall of patterns in driven-dissipative Rydberg polaritons
研究驱动-耗散 Rydberg 极化激元系统中的非平衡动力学，揭示了调制不稳定性引发微米级密度模式的形成与坍塌机制，并给出了非相干泵浦下形成稳定模式的条件。
2023-11-25 cond-mat.quant-gas nlin.PS 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
Stark-modulated Rydberg dissipative time crystals at room-temperature applied to sub-kHz electric-field sensing
本文提出利用直流和交流Stark场移动或调制室温Rydberg耗散时间晶体的振荡频率，实现亚kHz弱电场的高灵敏传感，在300Hz处灵敏度达7.8 uVcm-1Hz-1/2，分辨率低至亚Hz。
2025-03-12 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.ins-det
Glassy dynamics due to a trajectory phase transition in dissipative Rydberg gases
高激发态里德伯原子的物理学是由阻塞或排斥相互作用控制的，这种相互作用阻碍了先前激发的原子附近的原子的激发。这导致了协同效应和弛豫动力学，显示出与玻璃形成系统弛豫中观察到的相似的时空异质性。在这里，我们建立理论上存在的玻璃态动力学制度在一个开放的里德伯气体，与相共存在一阶过渡的动态大偏差函数。这种转变发生在低密度的活性阶段和非活性阶段之间，在活性阶段中，动力学过程在短时间尺度上发生，在非活性阶段中，激发的原子是密集的，动力学是高度被捕的。我们进行了数值精确的研究，并开发了一个平均场的方法，可以理解这种相变的力学。我们表明，辐射衰减-这成为实验相关的很长一段时间-移动系统远离动力学相共存。然而，动态相变持续存在，并导致观察到的动力学的强烈波动。
2018-09-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Quench dynamics of a dissipative Rydberg gas in the classical and quantum regime
理解量子系统的非平衡行为是当代物理学的一个主要目标。目前，许多研究集中在低维晶格中多体系统在淬火后的动力学，即，参数的突然变化。已经这样一个简单的设置提出了实质性的理论挑战的实时后淬火量子动力学的调查。在经典的多体系统中，Kolmogorov-Mehl-Johnson-Avrami模型描述了在一级相变中淬火的系统的相变动力学。在这里，我们表明，一个类似的方法可以应用于揭示的淬火动力学的相互作用气体的里德伯原子，这已成为一个重要的实验平台的量子非平衡效应的调查。我们能够获得一个分析的时间演化的理解，突然淬火从初始状态没有里德伯原子，并确定显着不同的行为的激发增长的经典和量子制度。我们的方法使我们能够描述淬火附近的非平衡相变，并提供了一个近似的解析解深入量子域。
2018-01-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Digital Quantum Simulation with Rydberg Atoms
我们详细讨论了一个开放系统量子模拟器的实现与里德堡态的中性原子在光晶格。我们的计划允许一个实现相干以及耗散动力学的复杂自旋模型，涉及多体相互作用和约束。模拟方案的中心构件由介观里德伯门构成，该介观里德伯门允许多个原子以高效、鲁棒和快速的协议纠缠。此外，辅助原子上的光泵浦提供了耗散成分，用于设计系统与定制环境之间的耦合。作为一个例子，我们讨论了模拟器如何使量子自旋模型，如二维海森堡模型和Kitaev的复曲面代码，其中涉及四体自旋相互作用的相干演化的模拟。此外，我们表明，在原则上也可以实现晶格费米子的模拟。作为受控耗散动力学的一个例子，我们讨论了无阻挫自旋哈密顿量的基态冷却。
2011-11-15 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Nonlocal nonlinear response of thermal Rydberg atoms and modulational instability in absorptive nonlinear media
讨论了电磁感应透明组态中激光场与热里德伯原子相互作用的非线性和非局域效应。我们表明，在关键的近似下，由于原子运动的偶极-偶极相互作用的时间变化可以忽略在系综平均，可以得到一个解析形式的非局域非线性原子响应的热介质，并研究它的不同参数的情况下。我们进一步提出了一个广义模型来描述吸收性非线性介质中的调制不稳定性（MI），以理解热里德伯介质中的传播动力学。有趣的是，这个模型预测，在短的传播距离，每个波分量表现出MI效应在吸收非线性介质中，不像在纯粹的色散的情况下。
2015-12-11 physics.atom-ph quant-ph
Dissipative engineering a tripartite Greenberger-Horne-Zeilinger state for neutral atoms
多体Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态是各种量子信息处理任务中不可缺少的元素。本文提出了在中性原子系统中耗散制备三重GHZ态的两种确定性方案。第一个方案可以看作是最近工作[T. M. Wintermantel，Y. Wang，G. Lochead，\textit{et al}，{Phys. Rev. Lett. \textbf{124}，070503（2020）}]。利用多色驱动场和工程自发发射，高效率地产生了奇数个原子的多粒子GHZ态。该方案有效地克服了对初始态的依赖性，但对里德伯态的衰变敏感的问题。在第二种方案中，我们利用里德伯态的自发发射作为资源，通过同时结合非常规里德伯泵浦的开关驱动和里德伯反封锁效应，可以获得保真度在$98\%$附近的稳定的三重GHZ态。
2020-04-24 quant-ph
Non-linear absorption and density dependent dephasing in Rydberg EIT-media
研究了电磁感应透明（EIT）组态中超冷里德伯原子系综的光传输特性。在强相互作用的里德伯EIT介质中，非线性光学效应导致探测光束的衰减程度对介质密度及其初始强度的非平凡依赖性。我们发展了一个自洽的包含探测光束衰减效应的蒙特卡罗速率方程模型，用来研究两个激光场驱动下里德堡介质的稳态。我们比较我们的结果，最近的实验数据和其他国家的最先进的模型光传播的里德堡EIT媒体的结果。我们发现，对于低的探测场强度，我们的结果与实验数据最好的匹配，如果密度依赖的失相率包括在模型中。在较高的探测强度，我们的模型偏离其他理论方法，因为它预测的光谱不对称性与线加宽。这可能是由于非共振激发通道，但在最近的实验中没有观察到。原子运动和耦合到额外的里德伯能级讨论这些偏差的可能来源。
2013-10-15 physics.atom-ph quant-ph
A Rydberg Quantum Simulator
在费曼之后，劳埃德详细阐述了通用量子模拟器（QS）是一种受控量子设备，它可以再现任何其他具有短程相互作用的多粒子量子系统的动力学。这种动力学可以指相干哈密顿量和耗散开放系统演化。我们研究了激光激发的大间距光学或磁性晶格中的里德伯原子如何为涉及（高阶）n体相互作用的自旋模型提供一个有效的通用QS实现。这包括模拟奇异自旋模型的哈密顿量，涉及n粒子的约束，如Kitaev复曲面代码，颜色代码，和格点规范理论与自旋液相。此外，它提供了基于工程n粒子库耦合耗散制备纠缠态的成分。我们的架构的关键基本构建块是通过辅助里德伯原子的高效和高保真的n量子比特纠缠门，包括通过光泵浦的可能的耗散时间步长。这允许通过一系列快速、并行和高保真的n粒子相干和耗散里德堡门来模拟系统的时间演化。
2012-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el 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
Many-body radiative decay in strongly interacting Rydberg ensembles
该研究揭示强相互作用里德堡原子间的偶极力将自发辐射转变为依赖局域邻域的多体集体耗散过程，并阐明其加速退相干及影响耗散相变的机制。
2022-12-06 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
Quantum predator-prey cycles in dissipative Rydberg array
National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理学院，先进微结构协同创新中心）；School of Physics and Astronomy, and Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-equilibrium Systems, University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学院及量子非平衡系统数学与理论物理中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
该研究提出二维里德伯原子阵列的捕食者-猎物动力学量子类比，通过数值模拟观测到微秒尺度的稳定量子捕食者-猎物周期，拓展了捕食模型至量子领域并推进量子模拟策略。
2026-08-18 quant-ph
Atom-Photon Spin-Exchange Collisions Mediated by Rydberg Dressing
我们证明了光子通过里德伯缀饰的原子系综可以与单个原子交换自旋态。这样的自旋交换碰撞表现出耗散和相干的功能，这取决于相互作用的强度。对于强相互作用，碰撞耗散地驱动系统进入光子与原子的纠缠暗态。在弱相互作用条件下，散射相干翻转多光子输入脉冲中单个光子的自旋，表现出一般的单光子相减过程。这个过程的分析揭示了一个普遍的效率和纯度之间的权衡提取的光子，这适用于广泛的单光子减法器类。我们表明，这样的权衡可以通过调整一个新的相位匹配条件下的散射率进行优化。
2020-03-19 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Dissipation-sensitive multi-photon excitations of strongly interacting Rydberg atoms
从理论上研究了耗散对里德伯原子多光子激发的影响。通过两种不同自发发射耗散路径的四能级激发方案比较了稳态和动力学性质。我们发现，在强Rydberg-Rydberg相互作用的情况下，该方案将解决在几个不同的非平衡定态。有趣的是，存在多稳态，这揭示了相互作用引起的非线性和自发发射引起的耗散之间的竞争。对Rydberg粒子数动力学的数值模拟表明，在相同的初始条件下，两种方案的粒子数动力学表现出不同的特征，这是耗散对动力学的影响的原因.
2014-08-29 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg-Mediated Nonlinear Quantum Optics
State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University（山西大学激光光谱研究所量子光学技术与器件国家重点实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Center for Theoretical Physics and School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心与物理与光电工程学院）；MOE Key Laboratory of Fundamental Physical Quantities Measurement, Hubei Key Laboratory of Gravitation and Quantum Physics, PGMF, Institute for Quantum Science and Engineering, School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院量子科学与工程研究院引力与量子物理湖北省重点实验室基础物理量测量教育部重点实验室）
本综述介绍里德伯介质量子光学的基本原理，探讨单光子工程等关键进展，概述该领域现状与前景，其利用里德伯原子强长程相互作用实现单光子级光子-光子相互作用，克服传统光学非线性缺陷。
2026-08-05 physics.atom-ph quant-ph
Single Photon Transistor Mediated by Inter-State Rydberg Interaction
本文报道了在超冷原子系综中，通过将源光子和门光子映射到具有不同主量子数的强相互作用里德堡激发态，实现了一种全光晶体管。我们获得了一个记录开关对比度为40%的相干门输入与平均光子数为1，并证明了源传输的衰减超过10个光子与一个单一的门光子。我们使用我们的光学晶体管演示了对单个里德伯原子的无损检测，保真度为0.72（4）。
2014-04-24 quant-ph
