Periodically Driven Array of Single Rydberg Atoms
研究了在调频光场驱动下的单里德伯原子阵列。周期性调制有效地修改拉比耦合，导致在里德伯-里德伯相互作用的存在下前所未有的动态。它们包括状态依赖的人口陷阱，里德伯封锁小和反封锁在大的相互作用强度。有趣的是，Schriffi-wolf变换揭示了Rydberg气体中的一个基本过程，相关的拉比振荡，从长程相互作用中产生的，提供了另一种描述Rydberg封锁，它表现出非平凡的行为存在的周期性调制。本文讨论了驱动里德伯格点中多体组态的动力学局域化。
2017-10-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Rydberg atomtronic devices
本文受物质波原子电子学启发，利用反阻塞或促进机制控制里德伯激发动力学，设计了开关、二极管和通用逻辑门，实现更快、抗噪的量子器件，有望增强量子信息处理器和模拟器。
2024-09-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Rydberg atoms in one-dimensional optical lattices
实验上实现了铷原子在玻色-爱因斯坦凝聚体中的里德堡激发和在光晶格中的里德堡激发。我们的结果扩展到不同大小的凝聚体在一维陷阱同意与里德伯激发链的直观图片。我们还发现，在光晶格中的里德伯激发并不破坏凝聚态的相位相干性，并且我们的结果与包含最近邻阻塞的局域集体里德伯激发的图象一致.
2011-03-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Tracking Rydberg atoms with Bose-Einstein Condensates
我们提出通过里德伯电子与宿主凝聚体的弹性相互作用来跟踪移动里德伯激发杂质原子的位置和速度。轨迹首先出现在凝析相中，然后自然地转换为凝析密度或动量分布中的特征。因此，凝聚态的作用类似于基本粒子物理学早期的云室或泡室。该技术将是有用的探索里德伯-里德伯散射，罕见的非弹性过程中涉及的里德伯杂质，相干里德伯运动和凝聚体上的杂质所施加的力。我们的模拟结果表明，可分辨的轨道可以在浸没的里德伯寿命和冷凝加热的控制下产生。最后，我们证明了这种里德伯跟踪技术的实用性，研究电离里德伯碰撞或角动量变化与凝聚体的相互作用。
2019-04-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Antiferromagnetic phase transition in a nonequilibrium lattice of Rydberg atoms
研究了在激光激发下原子的里德堡态和自发发射的驱动耗散系统。原子通过阻断效应相互作用，由此处于里德伯态的原子移动相邻原子的里德伯能级。我们用平均场论来研究里德伯布居在空间中的变化。随着激光频率的变化，在均匀相和反铁磁相之间存在连续的过渡。非平衡性质也导致了一个新的振荡相和均匀和反铁磁相之间的双稳态。
2011-08-10 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Condensate losses and oscillations induced by Rydberg atoms
我们数值分析了单个里德伯电子与玻色-爱因斯坦凝聚体的碰撞。研究了$S-$和$D-$里德堡态。$S-$和$D-$态的径向尺寸是相当的，因此唯一的区别是由于波函数的角度依赖性。我们发现在一系列的里德伯原子激发后，凝聚体中的原子损失。此外，我们还研究了里德伯原子对凝聚态振动的力学效应。我们的数值分析是基于经典场近似。最后，我们将数值结果与实验数据进行了比较。
2016-10-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-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
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
Long-range atom-ion Rydberg molecule: A novel molecular binding mechanism
我们提出了一种新的结合机制，即中性里德伯原子和原子离子在大的核间距处形成分子结合态。结合机制是基于斯塔克位移和能级交叉，这是诱导里德伯原子由于电场的离子。在里德伯原子和离子之间的特定核间距处，会产生能阱，能阱中的原子-离子分子束缚态。除了结合机制，我们描述的重要性质的长程原子-离子里德伯分子，如它的寿命和衰变路径，它的振动和旋转结构，和它的大偶极矩。长程原子-离子里德堡分子的特殊性质为工程势能面上的波包动力学研究提供了有趣的前景。
2021-05-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Cavity driven Rabi oscillations between Rydberg states of atoms trapped on a superconducting atom chip
由冷原子和微波谐振器组成的混合量子系统可以实现原子自旋系统之间的腔介导的无限程相互作用，并实现用于微波到光学转换的原子量子存储器和换能器。为了实现原子与片上微波谐振器的强耦合，建议使用具有强电偶极跃迁的原子里德伯态。本文报道了在集成超导原子芯片上实现超冷原子里德堡跃迁与共面波导谐振腔微波场的相干耦合。我们观察并描述了腔驱动的原子里德堡态在非均匀电场中的拉比振荡。我们的研究证明了里德伯原子与超导电路相互作用的相干态操纵的可行性，但也揭示了挑战。
2021-05-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Depletion Imaging of Rydberg atoms in cold atomic gases
本研究提出耗尽成像技术，结合超原子描述与蒙特卡罗采样，实现超冷里德伯原子气体的二维分布观测与三维分布推断，为里德伯自旋系统多体动力学的量子模拟提供基础。
2020-07-29 cond-mat.quant-gas 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
Two-body interactions and decay of three-level Rydberg-dressed atoms
利用量子主方程方法，从理论上分析了原子在多个激光场作用下形成强相互作用里德堡态的相互作用和衰减速率。在此框架下，两个层次和三个层次的里德伯敷料方案的比较。我们确定了一个共振增强的三能级的相互作用强度，这源于合作的多光子耦合，以及小的距离依赖的衰减率。在这种情况下，势的软核形状与裸里德伯-里德伯相互作用的符号无关，而其符号可以是排斥的或吸引的，这取决于中间态的失谐。因此，在三能级原子系统中的近共振里德伯敷料可以实现具有长程和各向异性相互作用以及可控耗散的激光驱动量子流体。
2015-10-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Simulating Quantum Spin Models using Rydberg-Excited Atomic Ensembles in Magnetic Microtrap Arrays
我们提出了一个方案来模拟晶格自旋模型的基础上强和远程相互作用的里德伯原子存储在一个大间距阵列的磁性微陷阱。每个自旋被编码在一个集体自旋状态，涉及一个单一的$nP$里德伯原子激发基态碱金属原子通过里德伯封锁准备的合奏。激发激光器关闭后，相邻晶格位置上的里德伯自旋态通过一般的各向同性或各向异性自旋-自旋相互作用相互作用。为了读出集体自旋态，我们提出了一个单一的里德伯原子触发的雪崩方案，其中一个单一的里德伯原子的存在下，有条件地转移大量的基态原子的陷阱，可以很容易地检测到的位置分辨吸收成像。这样的量子模拟器应该允许在几乎任意的二维配置的量子自旋系统的研究。这为工程奇异自旋模型铺平了道路，例如基于三角对称晶格的自旋模型，它可以产生受抑自旋磁性。
2016-07-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Stark-tuned Förster resonance and dipole blockade for two to five cold Rydberg atoms: Monte Carlo simulations for various spatial configurations
本文给出了不同空间位形下2 ~ 5个冷铷里德伯原子间斯塔克调谐Förster共振和偶极阻塞的蒙特卡罗模拟结果。研究了原子空间不确定性对共振振幅和共振谱的影响。分析了在两个冷里德伯原子之间的Förster共振下观测相干类拉比布居振荡的可行性。光谱和里德堡偶极封锁的保真度计算各种实验条件下，包括非零失谐的Förster共振和有限的激光线宽。结果进行了讨论的背景下的量子信息处理与里德伯原子。
2010-11-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Non-destructive optical read-out and manipulation of circular Rydberg atoms
Laboratoire Kastler Brossel, Collège de France, CNRS, ENS-Université PSL, Sorbonne Université（卡斯特尔-布罗塞尔实验室，法兰西公学院，法国国家科学研究中心，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，索邦大学）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
提出一种混合平台，利用辅助低角动量里德伯原子通过Förster共振实现圆形里德伯原子的非破坏性量子检测和局域操控，为量子计算和模拟提供新工具。
2025-09-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Engineering chiral spin interactions with Rydberg atoms
提出利用里德堡原子阵列在一维晶格中通过移动介导原子间接相互作用，模拟各向异性与手性DM相互作用，实现DMI耦合可调，为形成非平凡拓扑自旋纹理提供可能。
2023-09-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Controlling Rydberg atom-polariton interactions: from exceptional points to fast readout
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
本研究通过实验探索Rydberg极子与单个Rydberg原子的相互作用，发现三种量子动力学区域，并展示了其在快速非破坏性检测和非线性光子网络中的应用潜力。
2026-01-09 cond-mat.quant-gas 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} $谱。我们已经发现，对于介观系综，这种方法只允许观察到部分偶极阻塞。这很可能与寄生电场的存在降低了里德伯原子的相互作用能、检测到高态的概率的降低以及在单个相互作用体积中的里德伯原子的相互作用能的强角度依赖性有关。
2020-04-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Deterministic facilitated excitation of the weakly-driven atom in heteronuclear Rydberg atom pairs beyond antiblockade
由于内禀强阻塞相互作用使里德堡态的能级发生移动，稳定里德堡几率被抑制在一个很低的水平，特别是对于弱驱动的原子.我们报告了一个奇异的激发促进使用强大的封锁能量转移的双激发态，导致弱驱动的原子确定性激发的显着改善的分数，即使在远离共振制度。这种现象归因于通过优化辅助强驱动原子的参数，有效地诱导弱驱动原子的失谐量减小，从而产生一个修正的大概率，使失谐量的范围变宽。讨论了阻断条件对激发几率的影响。与以往的方法不同，我们的激发促进机制不依赖于反封锁效应来补偿里德堡能，为在一对异质里德伯原子中，需要强相互作用的靶原子的确定性单原子激发提供了一种新的途径.
2019-07-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of the Borromean three-body Förster resonances for three interacting Rb Rydberg atoms
里德伯原子长程相互作用的三体Förster共振首先由R.Faoro等人在Cs里德伯原子中预测和观察到，Nature Comm.6，8173（2015）。在这些共振中，其中一个原子带走了多余的能量，阻止了两体共振，从而导致了博罗米恩类型的福斯特能量转移。但事实上，它们是作为大量原子$N\gg1$的平均信号被观察到的。在这封信中，我们报告了第一次实验观察到的三体Förster共振${\rm 3}\times nP_{3/2} (|{\rm M}|)\to nS_{1/2} +(n+1)S_{1/2} +nP_{3/2} (|{\rm M}^{*} |)$在几个Rb里德伯原子与$n=36, 37$。我们在这里发现了明确的证据，证明对于正好两个相互作用的里德伯原子没有三体福斯特共振的特征，而对于$N=3-5$原子则存在三体福斯特共振。这证明了三体共振可以推广到任何里德伯原子的假设。由于这种共振态是一种有效的三体算符，因此在里德伯原子的量子模拟和量子信息处理中，可以利用它来直接控制三体相互作用.
2018-07-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamics of atoms within atoms
最近对玻色-爱因斯坦凝聚体的实验已经进入了一种状态，在这种状态下，成千上万的基态凝聚体原子填充了里德伯电子轨道。当一个原子被激发到一个高度激发的里德伯态后，里德伯电子的散射使基态原子运动，这样人们就可以研究原子在里德伯原子内运动的量子多体动力学。在这里，我们研究这个多体动力学使用Gross-Pitaevskii和截断维格纳理论。我们的模拟特别关注的情况下，多个连续的里德伯激发相同的铷凝聚体已成为标准的工具，以观察量子杂质动力学里德伯实验。我们调查在何种程度上这样的实验可以是敏感的细节，在电子-原子相互作用势，如快速径向调制的里德伯分子势，或p波形状的共振。我们表明，这两种效应是至关重要的里德堡轨道内的初始凝聚响应，但成为不太相关的密度波出现在里德堡激发区域以外的时间。最后，我们探讨了当地的动态冷凝加热。我们发现，它只提供了轻微的修正的平均场动力学。
2021-11-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Three-dimensional trapping of individual Rydberg atoms in ponderomotive bottle beam traps
我们演示了单个里德伯原子在全息光瓶阱中的三维囚禁。从标准光镊中的冷基态$^{87}$ Rb原子开始，我们将它们激发到$nS_{1/2}$、$nP_{1/2}$或$nD_{3/2}$里德堡态，并将它们转移到850 nm的空心阱中。对于主量子数$60 \leqslant n \leqslant 90$，在300 K环境下，测量的俘获时间与里德伯态寿命相吻合.我们表明，这些陷阱是兼容的量子信息和模拟任务，通过执行单量子比特微波拉比跳，以及通过测量的相互作用引起的，相干的自旋交换动力学之间的两个被困里德伯原子分离40 $μ$ m。这些结果将在实现高保真度的量子模拟和使用里德伯原子的量子逻辑运算中得到应用。
2019-08-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A concise review of Rydberg atom based quantum computation and quantum simulation
基于里德伯原子的量子信息处理是二十年前出现的一个有前途的方向。最近的实验和理论进展为这条道路照亮了令人兴奋的光芒。本文简要介绍了里德伯原子的基本原理及其在中性原子量子计算和模拟中的应用。我们还将包括与里德伯原子系综量子光学的相关讨论，它越来越多地用于探索量子计算和光子量子模拟。
2021-02-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Finite-range interacting Ising quantum magnets with Rydberg atoms in optical lattices - From Rydberg superatoms to crystallization
短程相互作用自旋模型是研究超最近邻相互作用效应和由相互作用范围引起的新效应的最简单的模型。最近的实验已经达到了伊辛量子磁体中的主导相互作用的制度，通过光学耦合的被困中性原子的里德堡态。这种方法允许在横向和纵向场中具有$1/r^6$相互作用的伊辛哈密顿量中的所有相关项的可调谐性。本文综述了在Rydberg格点上利用位置分辨检测实现这些方法的最新进展。在这个量子伊辛模型中的强相关性已经在几个实验中观察到结晶点。在直径小于里德堡封锁半径的系统中，在所谓的超原子区域中，激发的数量最大为1。
2017-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Anderson localization of a Rydberg electron
本文证明单个里德伯原子与基态原子相互作用可实现热力学极限，通过电子谱与紧束缚哈密顿量的映射，揭示里德伯电子的安德森局域化现象。
2023-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
