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
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
Photon antibunching in a cavity-QED system with two Rydberg-Rydberg interaction atoms
我们提出了如何在腔-QED系统中实现强的光子反聚束效应。通过计算等时间二阶关联函数g（2）（0），我们发现在原子驱动方案中出现了非常规光子阻塞和常规光子阻塞，并且它们都受到Rydberg-Rydberg相互作用的显著影响。我们还发现，在适当的参数下，光子的反聚束和平均光子数可以显着提高相结合的常规光子封锁和非常规光子封锁。在腔驱动方案中，Rydberg-Rydberg相互作用的存在严重破坏了非常规光子阻塞机制下的光子反聚束。这些结果将有助于指导里德伯原子-腔系统中单光子发射器的实现。
2021-08-21 quant-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
Dipole-dipole interaction driven antiblockade of two Rydberg atoms
当长程范德华相互作用强于激光-原子耦合时，多个里德伯原子的共振激光激发被禁止，导致里德伯阻塞。里德伯阻断可以被破坏，即通过非共振激光激发同时激发一个以上的里德伯原子，引起激发反阻断。里德伯反封锁产生了强关联的多体动力学和自旋轨道耦合，也发现了量子计算的应用。我们研究了两个里德伯原子通过偶极-偶极交换作用相互作用的反封锁动力学，而不是通常使用的范德华相互作用。我们研究了当前里德伯原子实验中的典型情况，通过改变里德伯态耦合可以实现不同类型的偶极-偶极相互作用。有效的哈密顿量的反封锁动力学。我们说明，几何门可以实现与里德堡反封锁，这是强大的对里德堡态的衰变。我们的研究可能会激发新的实验和理论探索的量子光学和强相互作用的多体动力学与里德堡反封锁驱动的偶极-偶极相互作用。
2021-09-13 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$原子则存在三体福斯特共振。这证明了三体共振可以推广到任何里德伯原子的假设。由于这种共振态是一种有效的三体算符，因此在里德伯原子的量子模拟和量子信息处理中，可以利用它来直接控制三体相互作用.
2018-07-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamics of atoms within atoms
最近对玻色-爱因斯坦凝聚体的实验已经进入了一种状态，在这种状态下，成千上万的基态凝聚体原子填充了里德伯电子轨道。当一个原子被激发到一个高度激发的里德伯态后，里德伯电子的散射使基态原子运动，这样人们就可以研究原子在里德伯原子内运动的量子多体动力学。在这里，我们研究这个多体动力学使用Gross-Pitaevskii和截断维格纳理论。我们的模拟特别关注的情况下，多个连续的里德伯激发相同的铷凝聚体已成为标准的工具，以观察量子杂质动力学里德伯实验。我们调查在何种程度上这样的实验可以是敏感的细节，在电子-原子相互作用势，如快速径向调制的里德伯分子势，或p波形状的共振。我们表明，这两种效应是至关重要的里德堡轨道内的初始凝聚响应，但成为不太相关的密度波出现在里德堡激发区域以外的时间。最后，我们探讨了当地的动态冷凝加热。我们发现，它只提供了轻微的修正的平均场动力学。
2021-11-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Intensity and amplitude correlations in the fluorescence from atoms with interacting Rydberg states
我们研究了一对原子在三能级梯型跃迁中被驱动到里德伯态的荧光信号。里德伯激发原子之间的偶极-偶极相互作用显着扭曲的黑暗状态和电磁诱导的透明行为观察到独立的原子，因此，他们的稳态光发射。我们计算和分析了原子发射信号的强度和幅度之间的时间相关性，并解释了它们在原子里德伯态相互作用中的起源。
2015-08-04 quant-ph
Three-dimensional trapping of individual Rydberg atoms in ponderomotive bottle beam traps
我们演示了单个里德伯原子在全息光瓶阱中的三维囚禁。从标准光镊中的冷基态$^{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
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
Singlet States Preparation for Three $Λ$-type Atoms with Rydberg Blockade Mechanism
本文提出了一种制备三个$Λ$型里德伯原子单重态的方案。单重态是通过里德伯态和EPR对的组合来制备的，并且该方案依赖于里德伯阻断效应，该效应防止两个原子同时激发到里德伯态。此外，在激光和原子跃迁之间设置一定的频率失谐量，以消除两个基态的简并。最后，通过一系列的数值仿真验证了该方案的可行性.
2016-07-27 quant-ph
QED corrections to Abraham and Aharonov-Casher force on Rydberg atoms
我们计算了电磁量子真空对处于高激发、长寿命里德堡态的碱金属原子所施加的亚伯拉罕力和阿哈罗诺夫-卡希尔力。由于它们的高极化率和长寿命，这些原子是观察这些力的好候选者。
2022-11-15 quant-ph
Rydberg-Rydberg interaction profile from the excitation dynamics of ultracold atoms in lattices
提出了一种确定里德伯原子相互作用势的方法。具体来说，我们考虑了激光驱动的里德堡气体限制在一维晶格中，并证明了激光激发周期后的里德伯原子数作为激光失谐的函数提供了一个衡量的里德堡相互作用系数。由于晶格间距精确已知，所提出的方案仅依赖于里德伯原子的数量的测量，从而避免了通过改变粒子间的间距来映射相互作用势的必要性。
2011-08-01 physics.atom-ph quant-ph
Assessing the number of atoms in a Rydberg-blockaded mesoscopic ensemble
在介观原子系综中，多重里德伯激发的偶极阻断允许使用冷的、被囚禁的原子的集体状态来实现各种量子信息任务。对原子系综的集体基态和单个里德堡激发态进行精确的相干操作需要知道原子的数目，而不确定性很小。我们提出了一种有效的方法来获得这样的信息，通过询问原子系综与共振脉冲，同时监测由此产生的里德伯激发。我们表明，经过几个这样的步骤，伴随着反馈的原子数在一个合奏可以评估具有很高的精度。这将有助于实现高保真度量子门、量子信息的长期存储以及利用Rydberg阻塞原子系综实现单光子的确定性源。
2014-01-17 quant-ph
Facilitation of controllable excitation in Rydberg atomic ensembles
本文研究强相互作用Rydberg原子系综中由控制原子促成的反直觉激发促进现象，通过quantum Monte Carlo wavefunction方法揭示其实验约束，为多量子比特量子计算的中观Rydberg门开发提供灵活控制。
2023-06-26 quant-ph
Rabi flopping between ground and Rydberg states with dipole-dipole atomic interactions
我们用$n\le 43$证明了少量$\rm{^{87}Rb}$原子在基态和里德伯态之间的Rabi翻转。相干布居振荡被观察到单原子flopping，而两个或两个以上的原子的存在下，退相干的振荡。我们证明了这些观测结果与里德伯原子的范德华相互作用是一致的。
2007-11-02 quant-ph
Observation of collective excitation of two individual atoms in the Rydberg blockade regime
里德伯原子间的偶极封锁被认为是中性原子量子信息处理的基本工具。在这里，我们证明实验的里德伯封锁的两个单独的原子分开4 $μ$ m。此外，我们发现，在这种制度下，单原子激发增强了集体的两个原子的行为与激发的纠缠态。这一观测结果是利用里德伯偶极相互作用对两个或多个原子纠缠进行确定性操纵的关键一步。
2008-10-16 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
Interaction of a Laguerre-Gaussian beam with Rydberg atoms
在傍轴近似下，光的轨道角动量（OAM）向囚禁基态原子的转移机制是众所周知的。在这里，我们展示了如何光学OAM的拉盖尔-高斯（LG）光束的傍轴近似下可以转移到捕获的里德伯原子。光学OAM被证明是可转移到里德堡电子态的偶极跃迁。LG光束的高斯分布对OAM向里德伯原子的转移有重要影响，而高斯分布通常被忽略。利用该理论对囚禁在简谐势中的铷原子里德伯原子进行了数值计算。我们的结果显示了不同宇称的末态的混合。
2017-04-12 quant-ph
High-fidelity Rydberg quantum gate via a two-atom dark state
我们提出了一个中性原子的双量子比特门，其中一个逻辑状态分量的几何形状遵循由激光耦合到里德伯态和两个里德伯激发原子之间的强共振偶极-偶极交换相互作用形成的两个原子的暗态。我们的门表现出最佳的缩放的固有错误概率$E \propto (Bτ)^{-1}$与原子间的相互作用强度$B$和里德堡态寿命$τ$。此外，门是弹性的相互作用强度的变化，即使是有限的双里德伯激发的概率，门不激发原子的运动和经验没有退相干由于内部平移纠缠。
2017-10-10 quant-ph
Rydberg-atom-based scheme of nonadiabatic geometric quantum computation
非绝热几何量子计算提供了一种实现快速、鲁棒的量子门的方法。它已经在各种物理系统中实现，如囚禁离子、核磁共振和超导电路。另一个适合于实现非绝热几何量子计算的系统可以是里德伯原子，因为它们的内部状态具有非常长的相干时间，并且里德伯介导的相互作用有助于实现两个量子比特门。本文提出了一种基于里德伯原子的非绝热几何量子计算方案，它结合了非绝热几何门的鲁棒性和里德伯原子的优点.
2017-11-14 quant-ph
Spin squeezing of atoms by Rydberg blockade
我们证明了里德伯原子态之间的相互作用可以使具有两个基态的原子产生连续的自旋压缩。这种相互作用阻止了样品中多个原子同时被激发到里德伯态，我们建议利用这种阻塞效应来实现有效的集体自旋哈密顿量J_x^2-J_y^2。利用这个哈密顿量，自旋变量J_x+J_y的量子力学不确定性可以大大降低。
2001-06-20 quant-ph
Bohmian picture of Rydberg atoms
与以前的理论结果的基础上的标准量子力学，建立了近椭圆形的质心运动的数值模拟，我们分析表明，在里德伯原子的Bohmian轨迹是近椭圆形。
2002-01-18 quant-ph
Barium-based Rydberg atom quantum technologies with long Rydberg coherence
Center for Theoretical Physics and School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心及物理与光电工程学院）
研究通过特定双光子激发钡的里德堡态，利用微小双光子波矢消除多普勒极限退相干，该里德堡态因小福斯特缺陷有强相互作用和长辐射寿命，为量子计算和全光量子信息带来新机遇。
2026-07-14 quant-ph
Ground-state blockade of Rydberg atoms and application in entanglement generation
利用里德伯反封锁效应和Raman跃迁，提出了两个$N$型里德伯原子之间基态封锁的机制。受量子芝诺效应的启发，强里德伯反封锁相互作用在频繁测量两个基态中的一个时起作用，导致相应量子态的双重占据的封锁效应。通过将逻辑量子比特编码到基态，有效地避免了激发态的自发发射，同时保持了非线性的Rydberg-Rydberg相互作用。作为应用，我们分别在封闭系统和开放系统中详细讨论了利用基态封锁制备两原子和三原子纠缠态的可行性，结果表明，在现有的实验参数下，可以获得高保真度的纠缠态。
2017-12-06 quant-ph
Apparatus for excitation and detection of Rydberg atoms in quantum gases
我们提出并表征了一个通用的实验装置，它允许在量子气体中的里德伯原子的激发和检测。该装置的新概念具有两个带电粒子探测器和八个真空室内的电场板，这使得里德伯原子的检测和操作。这里提出的设置适用于量子气体领域中使用的所有原子种类。我们描述和表征生产的玻色-爱因斯坦凝聚体，激发方案到里德伯态，里德伯态的检测由场电离，然后由离子检测和各种电场配置提供的八个场板。
2007-06-18 quant-ph
Rydberg Atoms Ionisation by Microwave Field and Electromagnetic Pulses
本文提出了电磁脉冲和微波场作用下里德伯原子电离的简单理论。该分析是基于尺度变换，减少了参数的数量，并揭示了功能的依赖关系的过程。结果表明，观测到的里德伯原子在亚皮秒电磁脉冲作用下的电离具有经典尺度。电离里德堡态所需的阈值电场可以简单地在量子动力学的光子基础方法中或从多光子电离理论中进行评估。
1995-04-10 quant-ph
Suppress motional dephasing of ground-Rydberg transition for high-fidelity quantum control with neutral atoms
利用里德伯原子进行的许多控制任务的性能可以通过抑制中性原子基态和里德伯态之间的运动诱导退相来改善。退相通常发生在{ \it gap}时间内，此时原子在退激前处于里德堡态。通过在能隙时间内利用激光场诱导里德堡态发生特定的额外相变，可以使里德堡态在能隙之后忠实地转换回基态。尽管里德堡态在间隙时间内在不同本征态之间来回跃迁，但它保留了感兴趣原子与附近里德堡激发之间的封锁相互作用。这种抑制飞行里德伯原子运动退相的简单方法可用于对中性原子的广泛量子控制。
2019-09-09 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
Correlated photon emission from multi--atom Rydberg dark states
我们考虑了两个共振光场驱动的三能级原子，其中上能级是高激发里德堡态。我们发现，里德堡激发原子之间的偶极-偶极相互作用，防止形成单粒子暗态，并导致强相关的光子发射从原子分离的距离大的发射波长相比。对于两个原子，相关光子对发射的角度分布由独立偶极场的相干和给出。
2011-08-25 quant-ph
Angular Momentum of Supersymmetric Cold Rydberg Atoms
利用半么正变换讨论了冷里德伯原子的超对称化。在动能为零的极限下，超对称冷里德伯原子的最低角动量为$3\hbar/2$。一个可能的实验验证建议。
2009-01-30 hep-th quant-ph
Rydberg atom mediated polar molecule interactions: a tool for molecular-state conditional quantum gates and individual addressability
我们研究了利用基态分子与里德伯原子的相互作用在分子量子位之间构造双量子位门并相干控制分子态的可能性。在里德伯原子的电子轨道内的极性分子可以移动里德伯态，或者形成里德伯分子。原子位移和里德伯分子态都依赖于极性分子的初始内部状态，导致里德伯原子之间的范德华或偶极-偶极相互作用依赖于分子态。里德伯原子介导的极性分子之间的相互作用可以增强高达$10^{3}$倍。我们描述了极性分子和里德伯原子之间的耦合如何应用于分子态的相干控制，具体地说，应用于光晶格中分子的单独寻址和分子量子比特的非破坏性读出。
2011-05-10 physics.atom-ph quant-ph
Chirped pulse excitation of two-atom Rydberg states
在绝热快速通过的条件下，研究了双光子啁啾光脉冲对两个基态原子的双里德伯态激发。对于中间的里德伯-里德伯相互作用强度，相关的原子分开的$\sim$ 10 $μ$ m，绝热激发可以实现在实验上可行的拉比频率和啁啾率的脉冲，导致在高转移效率。我们还研究了基态和里德伯态之间的绝热转移，作为实现原子量子比特之间受控相位门的一种手段。
2015-03-18 physics.atom-ph quant-ph
Coherent Rydberg excitation of single atoms using a pulsed fiber amplifier
School of Mathematics and Physics, China University of Geosciences（中国地质大学数学与物理学院）；Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院精密测量科学与技术创新研究院）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
本文提出利用光纤主振荡功率放大器系统解决脉冲放大器在单原子瑞利激发中的脉冲失真、同步和谱线宽展问题，实现与连续波方法相当的高效相干激发。
2026-04-15 quant-ph
A blueprint for fault-tolerant quantum computation with Rydberg atoms
我们提出了一个用里德伯原子构建容错通用量子计算机的蓝图。我们的方案，这是基于表面码，使用单独可寻址的光阱原子作为量子比特，并利用电磁诱导的透明度来执行所需的纠错和计算的多量子比特门。我们讨论了使用里德伯原子来构建这样的量子计算机的优点和挑战，并进行了纠错模拟，以获得我们的方案的错误阈值。我们的研究结果表明，里德伯原子是一个很有前途的候选人的量子计算，但门的性能需要提高容错通用量子计算可以实现。
2017-11-18 quant-ph
Coherent Excitation of Rydberg Atoms in Thermal Vapor Microcells
介观原子系综的相干控制和里德伯原子的阻塞是可积门和单光子源等量子器件的基础。到目前为止，实验进展仅限于使用超冷原子的复杂实验装置。在这里，我们表明，相干里德伯原子光谱在微米大小的热蒸气室的相干时间为100纳秒是可以实现的。我们研究了主量子数在30到50之间的态。我们的研究结果表明，在100- 300 ℃温度范围内，尺寸约为阻塞半径~ 2 μ m的微胞是研究低维强相互作用里德堡气体、构造量子门和单光子源的理想材料.
2009-08-03 quant-ph
Assembled arrays of Rydberg-interacting atoms
具有里德伯介导相互作用的单个原子组装阵列为多体自旋哈密顿量的模拟以及基于门的通用量子信息处理的实现提供了一个强大的平台。我们展示了第一次实现里德伯激发和控制的相互作用，在微透镜产生的多位阱阵列的可重构几何形状。我们利用原子的原子组装的确定性准备的预定义的二维结构的铷里德伯原子具有确切已知的相互分离和可选的相互作用强度。通过调整的几何形状和解决的里德伯态，从弱相互作用到强耦合的参数范围可以访问。我们描述了无相互作用原子团簇对态$\mathrm{57D_{5/2}}$的同时相干激发，并分析了实验参数和局限性。对于利用状态$\mathrm{87D_{5/2}}$为里德伯阻断优化的配置，我们观察到集体增强的拉比振荡。
2020-08-11 quant-ph
Entangled state fusion with Rydberg atoms
提出了一种利用中性里德伯原子制备大尺度纠缠$GHZ$态和$W$态的方案。该方案主要依赖于Rydberg反封锁效应，即，当里德伯-里德伯相互作用（RRI）强度以及原子跃迁频率与经典激光频率之间的失谐量满足一定条件时，两个基态与两个激发里德伯态之间将产生有效的拉比振荡.该模型的突出优点是两个多粒子的$GHZ$态和两个多粒子的$W$态都可以融合，特别是$GHZ$态的融合成功概率可以达到单位。此外，还通过数值模拟讨论了由自发发射引起的缺陷。
2017-10-17 quant-ph
Multipartite controlled-NOT gates using molecules and Rydberg atoms
Northeast Normal University（东北师范大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；Yanbian University（延边大学）
本文提出了一种基于非传统里德堡泵浦机制的混合系统，实现高保真度的受控不门，通过分子和里德堡原子的内部结构与强偶极子-偶极子相互作用，实现了二到一和一到二的门配置，展示了高保真度的量子信息处理平台。
2026-03-31 quant-ph
Effective Rabi dynamics of Rydberg atoms and robust high-fidelity quantum gates with a resonant amplitude-modulation field
在两个里德伯原子上加一个共振振幅调制场，我们提出了一种里德伯反封锁（RAB）机制，在该机制中，原子的集体基态和激发态之间产生拉比振荡。控制Z门可以通过拉比循环产生。此外，通过修改参数关系，解决了RAB门的几个常见问题。整形脉冲增强了门的保真度和门对控制误差的鲁棒性。放宽了对Rydberg-Rydberg相互作用强度控制精度的要求。此外，原子激发被抑制，因此门对原子衰变的鲁棒性增强。
2020-03-05 quant-ph
Many-body Rabi oscillations of Rydberg excitation in small mesoscopic samples
我们研究超冷介观系统中里德堡激发的集体性质。里德伯原子之间的强相互作用影响激发过程，并在激发原子之间施加关联。里德堡激发的集体行为表现为多体拉比振荡、原子间的空间关联以及激发原子数的涨落。我们通过数值求解多体薛定谔方程来详细研究这些现象。
2008-01-15 quant-ph
Two-photon absorption and emission by Rydberg atoms in coupled cavities
我们研究了由两个耦合腔组成的系统的动力学，每个腔都包含一个单独的里德伯原子。Rydberg-Rydberg相互作用和光子跃迁的相互作用使得原子通过单独与混合腔模相互作用，抑制它们之间的上转换过程，从而实现从集体基态到双Rydberg激发态的跃迁.原子跃迁伴随着双光子吸收和双光子发射的混合模式。由于原子-腔系统的能级结构与光子数有关，因此只有一对态处于双光子共振状态。因此，该系统可以作为一个量子非线性吸收滤波器，通过非经典量子过程，将相干光场转换为非经典态。同时，腔内的真空场激励里德伯原子同时发射两个光子进入混合模，导致该模的发射明显增强。
2013-10-10 quant-ph
Towards an experimentally feasible controlled-phase gate on two blockaded Rydberg atoms
我们研究了在空间分离的偶极阱中的一对里德伯原子上的受控Z门的实现，其中两个原子到里德伯能级的联合激发被强烈抑制（里德伯阻断）。我们遵循Jaksch等人的绝热门方案。[1]，其中使用激光相干激发原子对，并将其应用于Gaëtan等人概述的实验装置。[2]。我们应用优化的实验参数，以提高门的保真度，并考虑几个实验的限制门的成功的影响。
2014-04-02 quant-ph
Reservoir engineering with ultracold Rydberg atoms
应用储层工程在超冷原子里德伯系统中构建了一个温度可控的热环境。通过光学驱动超冷原子的小环境产生系统的本征态的玻尔兹曼分布，所述超冷原子通过自发发射耦合到光子连续谱。该技术为耦合到热环境的动力学的量子模拟提供了有用的工具。此外，我们还证明了用这种方法可以在里德伯原子系统中制备出纯本征态，如贝尔态。
2017-03-17 quant-ph
Deterministic free-space source of single photons using Rydberg atoms
我们提出了一个有效的自由空间方案，以创建一个定义良好的时空模式的单光子。为此，我们首先准备一个处于激发里德堡态的单个源原子。源原子通过激光介导的偶极-偶极交换相互作用与基态原子的大系综相互作用。使用绝热通道与啁啾激光脉冲，我们产生一个空间扩展的自旋波的单一里德伯激发系综，伴随着源原子的跃迁到另一个里德伯态。然后，集体原子激发可以通过相干耦合场转换为传播的光子。与以前的方法相比，我们的单光子源不依赖于单个发射器与谐振腔的强耦合，也不需要预示集体激发或原子系综中多个激发的完全里德伯阻断。
2018-09-21 quant-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
Quantum teleportation and computation with Rydberg atoms in an optical lattice
激发到里德伯态的中性原子之间可以通过偶极-偶极相互作用发生相互作用，产生一种物理现象，称为里德伯阻塞机制。由于其在量子计算和量子模拟中的潜在应用，该效应引起了人们的广泛关注。量子隐形传态是量子信息科学中的核心协议，在实现有效的长距离量子通信中起着关键作用。在这里，我们首先提出了通过Rydberg封锁实现中性原子隐形传态的方案，其中量子比特的纠缠态可以很容易地制备，并且Bell态的测量只需要单个量子比特操作，而无需精确控制Rydberg相互作用。里德堡激发相干控制、光阱技术和选态原子探测等实验的快速进展为利用D.我和戈特斯曼。L. Chuang [Nature（London）402，390（1999）]用光晶格中的里德伯原子进行的。
2013-09-06 quant-ph
