Electric dipole polarizabilities of Rydberg states of alkali atoms
本文计算了两个碱金属原子Rb和Cs的$nS$、$nP_{1/2, 3/2}$和$nD_{3/2, 5/2}$态的静电偶极标量和张量极化率，其主量子数最大可达$n = 50$。计算是在有效的单电子近似下进行的，基于具有半经验核极化势的Dirac-Fock哈密顿量。所得到的结果进行了比较，从一个更简单的半经验的方法，并与现有的实验数据。
2016-08-16 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
Van der Waals Interactions among Alkali Rydberg Atoms with Excitonic States
研究了激子态的出现对两个里德伯原子间范德华相互作用的影响。假设原子处于不同的里德伯态，例如，处于$|ns\rangle$和$|np\rangle$状态。共振偶极-偶极相互作用产生对称和反对称激子，随着原子彼此接近，能量分裂产生新的共振。只有远离这些共振，范德华系数，$C_6^{sp}$，可以被定义。我们用微扰理论计算了碱金属原子的$C_6$系数，并给出了锂原子的结果。在几个$μm$的短原子间距下，我们证明了里德伯原子中激子的二能级系统的简单模型被打破，正确的表示意味着多能级原子。尽管如此，在更大的距离上，人们可以保持两能级系统，但包括原子之间的范德华相互作用。
2015-07-15 physics.atom-ph
Forces on alkali Rydberg atoms due to non-linearly polarized light
本文提出利用非线偏振光感生的矢量极化率，对碱金属里德伯原子施加远强于标量/张量极化率的力，实现长时间囚禁，并生成具有位置相关力的光-原子混合态，以推动量子模拟。
2025-06-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Controlling Rydberg excitations using ion core transitions in alkaline earth atom tweezer arrays
在利用里德伯原子阵列进行量子计算和可编程量子模拟的领域中，对门操作的可扩展的局部控制是一个突出的挑战。一种方法是使用全局场将原子激发到里德伯态，并通过局部光位移调节单个原子的共振和共振。在这项工作中，我们指出，如果光位移施加到里德伯态，而不是基态，这可以实现在里德伯态的碱土金属原子利用光跃迁的离子芯的光子散射误差可以显着减少。作为一个概念验证，我们实验证明了全球控制的里德堡激发在Yb光镊阵列通过光位移诱导的激光调谐附近的Yb $^+$ $6s\rightarrow6p_{1/2}$过渡。我们还进行详细的光谱的诱导光移和散射率的$6sns$ $^3$ S $_1$里德堡态，并揭示存在的卫星线的自电离的损失被强烈抑制。这项工作可以很容易地扩展到实现里德伯原子阵列中的局域门操作。
2021-10-13 physics.atom-ph quant-ph
Precision probing of ionic-core transitions in alkaline-earth Rydberg atoms
Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）
该研究通过高分辨率测量碱土类 Rydberg 原子离子-核心跃迁的同位移移和超精细分裂，利用动态控制 Rydberg 电子轨道减少线宽，为量子控制内核跃迁提供了重要基础。
2026-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Quasiclassical calculations of BBR-induced depopulation rates and effective lifetimes of Rydberg nS, nP and nD alkali-metal atoms with n < 80
在77、300和600 K的环境温度下，在较宽的主量子数$n \le 80$范围内，计算了碱金属\textit{nS}、\textit{n} P和\textit{nD} Rydberg态的黑体辐射减布居率（BBR）和有效寿命.用准经典公式计算了里德堡态偶极跃迁的径向矩阵元。我们的数值计算结果与现有的理论和实验数据符合良好，我们还得到了简单的分析公式，估计的有效寿命和BBR引起的人口减少率，这与数值数据符合良好。
2009-11-06 physics.atom-ph
The PairInteraction Toolkit for Modeling Rydberg Physics in Alkali and Alkaline-Earth-Like Atoms
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Atom Computing, Inc.（Atom Computing公司）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）；University of Bonn（波恩大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Max Planck Computing and Data Facility（马克斯·普朗克计算与数据中心）
本文提出基于多通道量子缺陷理论和静态电磁格林张量的统一框架，用于精确建模Rydberg原子及其相互作用，并展示其在Yb原子实验数据中的良好一致性。
2026-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Theory of long range interactions for Rydberg states attached to hyperfine split cores
当原子有一个里德伯电子附着在超精细分裂核态上时，该理论被发展为单原子和双原子相互作用。这种情况是相关的一些稀土和碱土金属原子，已提出的实验里德伯-里德伯相互作用。对于稀土原子，核心电子可以具有非常大的总角动量$J$和非零的核自旋$I$。在碱土金属原子中，有一个单一的核心电子，$s$，其自旋可以耦合到奇数同位素的非零核自旋。由此产生的超精细分裂的核心状态可以导致大量的里德堡系列之间的混合附加到不同的阈值。与碱金属原子的未微扰Rydberg系列相比，不同宇称态的系列微扰和近简并可以导致单原子Rydberg性质（极化率、塞曼混合和分裂等）以及Rydberg-Rydberg相互作用（$C_5$和$C_6$矩阵）的性质不同.
2017-11-28 physics.atom-ph
ARC: An open-source library for calculating properties of alkali Rydberg atoms
我们提出了一个面向对象的Python库计算碱金属原子的高激发里德堡态的性质。这些包括单体效应，如偶极矩阵元素，激发态寿命（辐射和黑体限制）和斯塔克地图的原子在外部电场，以及两个原子的相互作用势占偶极和四极耦合效应在长和短的范围内有效的任意放置的原子偶极。该软件包是交叉引用的原子能级的精确测量和功能广泛的文档，以方便用户快速升级或扩展。该库直接应用于量子信息和量子光学领域，利用强里德伯偶极相互作用实现双量子位门，稳健的原子-光界面和模拟量子多体物理，以及使用里德伯原子作为精确微波静电计的计量学领域。
2017-06-12 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.comp-ph
$C_6$ coefficients for interacting Rydberg atoms and alkali-metal dimers
研究了具有精细结构的碱金属里德堡原子（$n^2L_j$ ; $L\leq 2$）与处于基态振转态的碱金属杂原子二聚体（$X^1Σ^+$ ; $v=0$，$J=0$）之间的范德华相互作用.计算了含$^{133}$ Cs和$^{85}$ Rb原子与KRb、LiCs、LiRb和RbCs分子相互作用的原子-分子对的$C_6$色散系数。在主量子数$40\leq n\leq 150$的范围内，得到的色散系数可以精确地拟合成一个态相关的多项式$O(n^7)$。对于所有考虑的原子-分子对，里德伯态$n^2S_j$和$n^2P_j$导致有吸引力的$1/R^6$势。相比之下，$n^2D_j$态可以产生特定原子-分子对的排斥势。在勒罗伊距离处的相互作用能近似为$n^{-5}$对$n>40$的比例。对于中间值的$n\lesssim40$，排斥和吸引的相互作用能在$ 10-100 \,μ$ K的顺序可以实现与特定的原子和分子物种。所报道的$C_6$系数的准确性受到原子量子缺陷的质量的限制，估计平均相对误差$ΔC_6/C_6$不大于1\%。
2019-12-03 physics.atom-ph
Driving alkali Rydberg transitions with a phase-modulated optical lattice
本研究提出一种基于有质动力相互作用的里德堡-里德堡跃迁光谱方法，利用相位调制驻波激光和Ku波段调制器的高次谐波实现宽频跃迁探测，具备无多普勒高分辨率特性，可用于高精度光谱及量子操控。
2022-10-04 physics.atom-ph quant-ph
Long-Lived Circular Rydberg Qubits of Alkaline-Earth Atoms in Optical Tweezers
本文首次在光镊中实现碱土金属锶原子高主量子数圆态里德伯态的制备与囚禁，测得室温下长达2.55 ms的寿命，并演示了微波量子比特的相干操控，为二价原子圆态里德伯量子模拟开辟新途径。
2024-03-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Absence of Far-Detuned Attractive Optical Traps for Alkali Rydberg Atoms
Harvard University（哈佛大学）；Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms（哈佛-麻省理工超冷原子中心）
研究证明碱金属瑞利德巴态在远探测激励下无法被单色圆极化光场吸引 trapping，通过分析极化率和测量结果推翻了相关提案。
2026-03-25 physics.atom-ph quant-ph
Unravelling the Structures in the van der Waals Interactions of Alkali Rydberg Atoms
研究碱金属里德堡原子范德华相互作用结构，揭示Förster共振与角度依赖性，为实验选择合适对态提供系统方法。
2025-11-03 physics.atom-ph
Autoionization of high-$\ell$ core-excited Rydberg states of alkaline-earth-metal atoms
本文结合组态相互作用外复标度法与微扰方法，计算了碱土金属原子在广泛 $n$ 和 $\ell$ 范围内的芯激发里德堡态自电离率，归纳出高 $\ell$ 态自电离的五条普遍规律并提出了标度经验公式。
2023-07-06 physics.atom-ph
Detection of twisted radiowaves with Rydberg atoms
Tomsk State University（托木斯克国立大学）；Tomsk Polytechnic University（托木斯克理工大学）
本文提出两种基于Rydberg原子的扭曲无线电波探测器方案，利用非偶极跃迁和天线阵列实现低功率源的检测。
2025-07-27 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Formation of long-range Rydberg molecules in two-component ultracold gases
本文对杂原子里德堡分子的各种性质进行了全面的研究，特别强调了由轻碱金属原子Li、Na和K组成的杂原子里德堡分子的性质。电子-原子散射相移，决定了分子键的强度，计算在非常低的能量，然后使用自旋相关的理论模型来计算准确的里德伯分子势能曲线。通过组合不同碱金属原子的各种性质可获得的宽参数范围通常导致通过单光子或双光子激发方案可获得的杂化电子态。这种异质结分子的分析导致的预测，在超冷混合物中的原子的相对密度和空间分布，可以探测在可控的长度尺度，通过光谱检测这些分子。
2019-02-11 physics.atom-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
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
On the control of Rydberg state population with realistic femtosecond laser pulses
在单激活电子近似下，利用三维模型势，研究了碱金属原子里德堡态的超快制备方法。通过优化激光脉冲的形状，可以产生与现代波形合成器，我们提出了脉冲控制人口转移从基态到一个预先选定的一组里德堡态。优化脉冲下的动力学过程比传统的光学双光子制备里德伯态要复杂得多。
2018-08-24 physics.atom-ph
Direct laser cooling of Rydberg atoms with an isolated-core transition
提出一种通过冷却里德堡电子轨道内残余离子芯来直接激光冷却碱土金属里德堡原子的方案，证明存在可驱动超100μs的闭合冷却循环，并分析了磁场下的冷却动力学。
2024-04-30 physics.atom-ph
Fabrication method for micro vapor cells for alkali atoms
一个由多个组件组成的量子网络应该在一个物理平台上工作。中性碱金属原子具有非常适合于此目的的潜力，因为它们的电子结构涉及长寿命的核自旋和非常敏感的高激发里德堡态。在本文中，我们描述了一种制造方法的基础上，石英玻璃结构的任意形状的显微蒸汽室。我们发现，通常的光谱特性已知的宏观蒸汽细胞几乎不受强约束。
2010-02-05 physics.atom-ph quant-ph
Preparation of Long-Lived, Non-Autoionizing Circular Rydberg States of Strontium
碱土金属里德伯原子是量子技术中非常有前途的工具。高激发态的外层电子使其具有里德伯原子的显著性质，特别是当离子核中保留一个光学活性电子时，它们与外场或其他里德伯原子有很强的耦合，而低角动量的里德伯态在离子核被激发时几乎立即发生自电离。在这里，我们表明，锶圆形里德伯原子与核心激发在$4D$亚稳态水平是不受自电离超过几毫秒的时间尺度。这使得捕获和激光冷却里德伯原子成为可能。此外，我们观察到单重态到三重态的跃迁，由于核心的光学操作，打开了一个量子微波光学接口的方式。
2020-06-29 physics.atom-ph quant-ph
Quantum simulation of dynamical gauge theories in periodically driven Rydberg atom arrays
本文提出利用时间周期驱动在里德伯原子阵列中产生可调多体相互作用，并在Kagome晶格二维U(1)格点规范理论中工程实现强六体磁plaquette项，从而进入此前未探索的动力学区域。
2024-08-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Sub-wavelength microwave electric field imaging using Rydberg atoms inside atomic vapor cells
最近我们利用里德伯原子电磁感应透明原理，证明了蒸气室中的碱金属原子可以作为微波电场强度和极化的高精度标准。在这里，我们表明，第一次，里德伯原子电磁诱导透明可以用来成像微波电场以前所未有的精度。该方法的空间分辨率远达亚波长范围。电场分辨率与我们在先前实验中证明的分辨率相似。我们的实验结果与有限元计算的测试电场图案。
2014-03-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Driven-dissipative dynamics of a strongly interacting Rydberg gas
本文研究了激光作用下基态碱金属原子与里德堡态弱混合冷气体的非平衡多体动力学。在短于修饰态寿命的时间尺度上，原子之间有效的偶极-偶极或范德华相互作用可以导致强关联相的形成，例如原子晶体。使用半经典的方法，我们研究了长时间的动力学，由于自发发射和黑体辐射的消相干和耗散过程占主导地位，导致加热和熔化的原子晶体以及粒子的损失。这些影响可以通过在存在原子修整的情况下执行主动激光冷却来显著减轻。
2012-07-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Approximate symmetries of long-range Rydberg molecules including spin effects
本文通过自然轨道与微扰分析识别含自旋的长程里德伯分子近似对称算符 $\vec N$，并构造可简化 Hamiltonian 矩阵元、评估单/三重态贡献的紧凑自旋轨道基。
2023-12-07 physics.atom-ph
Magnetization oscillations in a periodically driven transverse field Ising chain
研究缓慢旋转横向场驱动的伊辛链中磁化振荡，通过量子E8模型解释频域奇异峰，提出里德伯量子比特阵列实验方案。
2024-08-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.atom-ph
Multiscale quantum-defect theory and its application to atomic spectrum
基于库仑势和极化势组成的双尺度长程势的第一个解析解，提出了一个多尺度量子亏损理论。在应用于原子结构时，该理论将标准单尺度量子亏损理论所提供的对原子里德伯态的系统理解扩展到更大的能量范围，包括前几个激发态，甚至包括基态。这种理解水平不仅对原子结构，而且对分子的电子结构以及原子和分子的相互作用和反应具有重要意义。我们证明了理论表明，它提供了一个分析描述的碱金属原子的标准库仑量子缺陷的能量变化。
2014-12-31 physics.atom-ph
