Atomic frequency comb memory with spin wave storage in 153Eu3+:Y2SiO5
153 Eu 3+：Y2 SiO 5是一种非常有吸引力的候选者，因为它具有长的自旋相干时间（~15 ms）、相对大的超精细分裂（100 MHz）和窄的光学均匀线宽（~100 Hz），因此可以作为长寿命、多模量子存储器的候选者。在这里，我们展示了一个原子频率梳存储器与自旋波存储在一个有前途的材料153 Eu 3+：Y2 SiO 5，达到存储时间略超过10 μs。我们还测量了153 Eu ~（3+）：Y_2SiO_5的非均匀自旋线宽，发现其为69 \pm 3 kHz。这些结果代表了实现长寿命多模固态量子存储器的又一步。
2012-02-20 quant-ph
Long-lived magnetization in an atomic spin chain tuned to a diabolic point
研究通过横向磁场调控 Fe 原子自旋链至 diabotic 点，抑制局域环境诱导的磁化量子隧穿，使磁化寿命提升三个数量级。
2024-07-03 cond-mat.other 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
Manipulation and storage of optical field and atomic ensemble quantum states
我们研究如何在光场和原子系综之间有效地操纵和存储量子信息。我们展示了如何使用各种非耗散转移方案将压缩真空态或纠缠态等量子态转移和存储到原子系综的长寿命基态自旋中。
2004-07-28 quant-ph
Entanglement storage in atomic ensembles
我们提出利用EPR关联光束在腔中纠缠宏观原子系综。我们展示了如何场纠缠可以几乎完美地映射到与系综的基态相关的长寿命原子自旋上，以及如何在可变存储时间后在退出腔的场中检索。这种连续变量的量子存储器对于量子网络中的纠缠控制是很有意义的。
2004-05-04 quant-ph
Efficient and long-lived Zeeman-sublevel atomic population storage in an erbium-doped glass fiber
掺杂到固体中的稀土离子的光泵能级中的长寿命布居存储，被称为持续光谱烧孔，具有重要的基础和技术兴趣。然而，几十年来，在稀土离子掺杂的非晶基质（例如玻璃）中证明深而持久的空穴仍然是一个开放的挑战-这一事实促使我们更好地理解玻璃中杂质和振动模式之间的相互作用。在这里，我们报告的第一个观察和详细的特性，这样的孔在掺铒石英玻璃光纤冷却到低于1 K。我们证明了在铒基态的电子塞曼子能级中的布居存储，其寿命可达30秒，自旋极化率为80%。除了它的基本方面，我们的研究揭示了一个潜在的技术应用稀土离子掺杂的非晶材料，包括在电信波长。
2016-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Atomic squeezing in a Lambda system
利用电磁场驱动的光腔中三能级原子系综的量子理论，证明了与基态子能级相关的长寿命自旋可以压缩。得到了两种压缩：自自旋压缩，当输入光场为相干态且原子系综呈现大的非线性时;压缩转移，当其中一个输入光场被压缩时。
2002-09-03 quant-ph
Generation of Superposition Spin States in an Atomic Ensemble
提出了一种产生原子气体集体自旋变量介观叠加态的方法。这种状态由指向两个略微不同方向的原子自旋的叠加组成。它是通过使用非共振光对自旋进行量子非破坏测量而获得的。相关的实验条件，这需要非常密集的原子样品，可以实现与目前可用的技术。长寿命的原子叠加态可能会成为有用的离线资源，用于量子计算，否则线性操作。
2003-06-18 quant-ph
Storing High-Dimensional Quantum States in a Cold Atomic Ensemble
量子信息在光子、信息载体和量子存储器之间的高保真、可靠的可逆传递是实现远距离量子通信和量子网络的前提。将光子编码成更高维度的状态可以显着提高它们的信息承载能力和网络容量。此外，大字母表量子密钥分发提供了更安全的信息流。量子存储器已经在不同的物理系统中实现，如原子系综和固体系统等，但迄今为止，所有量子存储器仅实现对存在于例如由正交偏振跨越的二维空间中的光子的存储和检索，因此仅量子比特可以存储在那里。在这里，我们报告的第一个实验实现的量子存储器存储的光子生活在一个三维空间跨越轨道角动量通过电磁诱导透明的冷原子系综。利用4-f成像系统，实验重建了存储过程密度矩阵，其保真度为85.3%。高保真度存储高维量子态的能力对于构建高维量子网络来说非常有前途。
2013-10-11 quant-ph
Optimal collection of radiation emitted by a trapped atomic ensemble
囚禁原子系综是一种方便的系统，用于在电子基态的长寿命子能级中存储量子信息，并通过受激拉曼过程将其转换为传播的光子。在这里，我们研究了相位匹配的光子从相干制备的原子系综发射。我们考虑了一个密度分布为正态分布的细长谐波阱中的冷原子系综，并确定了傍轴光学的参数，以匹配发射辐射的模式几何形状，并将其最佳地收集到光波导中。
2021-05-16 quant-ph
Decoherence-free quantum memory for photonic state using atomic ensembles
大规模量子信息处理需要稳定、长寿命的量子存储器。本文利用原子-光子纠缠，提出了一种实验上可行的利用原子系综实现无消相干量子存储的方案，并展示了其应用之一：基于激光操纵原子系综实现未知量子态的远程传输，通过光学元件实现光子态操作，以及中等效率的单光子探测。该方案具有对实际噪声和缺陷的固有容错性，允许在当前技术范围内检索存储器中的信息以用于进一步的量子信息处理。
2008-11-04 quant-ph
Multiplexed on-demand storage of polarization qubits in a crystal
长寿命的多模量子存储器是量子通信发展所需的关键部件。在这里，我们提出了时间复用存储的5光子偏振量子比特编码到弱相干态中的稀土离子掺杂晶体。使用自旋重聚焦技术，我们可以将量子比特保留超过半毫秒。时间复用使我们能够将实验的有效速率提高5倍，这强调了多模存储对于量子通信的重要性。检索时的保真度是高于最大的经典保真度与量子比特编码到单光子上实现的，我们表明，内存保真度主要是由内存的信噪比的限制。这些结果显示了基于稀土离子掺杂晶体的长寿命多模量子存储器的可行性和多功能性。
2016-01-13 quant-ph
Extremely subradiant states in a periodic one-dimensional atomic array
研究了具有横向和纵向跃迁偶极矩的周期二能级原子链的亚辐射集体态。我们表明，在没有开放衍射通道的情况下，通过适当地选择链周期，对于给定数量的原子，可以获得长寿命的亚辐射态的横向偏振。这些高度次辐射态的线宽随着原子数的增加而减小，比以前显示的要快得多。此外，我们的研究表明，即使原子之间存在额外的相互作用通道，也存在这样的状态，即它们通过例如光波导的波导模式相互作用。我们开发了一个理论框架，允许从每个集体本征态的贡献来描述系统的光谱特性，我们表明，subradiant状态表现在透射和反射光谱，允许观察相互作用引起的透明度在一个非常窄的光谱范围。这种长寿命的集体态可能在纳米光子学和量子光学中找到潜在的应用。
2020-01-25 quant-ph
A long-lived Zeeman trapped-ion qubit
我们证明了单囚禁$^{40}$ Ca $^+$离子的电子自旋叠加态的相干时间为2.1（1）~s。用自旋回波实验测量的相干时间对应于剩余均方根磁场波动$\leq$ ~2.7 $\times$ 10 $^{-12}$ ~T。通过将两层$μ$ -金属屏蔽与Sm $_2$ Co $_{17}$永磁体结合以产生0.37 mT的量化磁场来实现对由波动磁场引起的退相干的抑制，所述金属屏蔽在50 Hz至100 kHz的频率下将外部磁噪声降低20至30 dB。我们的结果将简单操作的自旋量子比特的相干时间扩展到超长的相干时间，到目前为止，只有在具有超精细结构的原子量子比特中观察到磁不敏感跃迁。
2016-06-23 quant-ph
Light storage for one second at room temperature
光存储，光子到物质长寿命状态的受控和可逆映射[1]，使光量子网络具有存储能力[2-6]。主要的存储介质是温暖的碱性气体，因为它们具有强的光学耦合和长寿命的自旋状态[7，8]。在稠密气体中，随机原子碰撞主导自旋相干的寿命，将存储时间限制在几毫秒[9，10]。在这里，我们提出并实验证明了一种存储方案，是不敏感的自旋交换碰撞，从而使长时间的存储时间在高原子密度。这种独特的性质是通过将光场映射到自旋态的无退相干子空间内的自旋取向上来实现的。我们报告的记录存储时间为1秒的铯蒸气，100倍的改进，现有的存储方案。此外，我们的方案为使用稀有气体核自旋的长达一小时的量子存储器奠定了基础。
2017-12-15 quant-ph
Long-lived telecom-heralded single-photon storage in an absorptive spin-rephased quantum memory
ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；ICREA – Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
本研究在掺 Pr³⁺:Y₂SiO₅ 量子存储器中，通过原子频率梳自旋波协议结合 XY4 自旋复相序列，实现了电信 herald 单光子的长寿命非经典存储，为可扩展长距离量子中继链路奠定了重要基础。
2026-09-03 quant-ph
Shaping quantum pulses of light via coherent atomic memory
我们描述了一种用于产生具有可控光子数、传播方向、定时和脉冲形状的光脉冲的技术。该技术基于在具有所需数量的原子自旋激发的状态下制备原子系综，该原子系综随后被转换成光子脉冲。通过利用光子态的长寿命相干记忆和光密原子介质中的电磁诱导透明（EIT）来实现对脉冲的时空控制。利用光子计数实验，我们观察到少光子亚泊松光脉冲的产生和整形。我们讨论了利用这种技术控制产生高纯度n光子Fock态的前景。
2004-06-14 quant-ph
One-hour coherent optical storage in an atomic frequency comb memory
光纤中的光子损耗阻碍了量子信息在地面上的长距离传播。量子中继器被提出来克服这个问题，但由于量子中继器方案的系统复杂性，到目前为止通信距离仍然有限。替代解决方案包括可运输的量子存储器和配备量子存储器的卫星，其中长寿命的光量子存储器是实现全球量子通信的关键部件。然而，迄今为止所展示的光学存储器的最长存储时间约为1分钟。在这里，通过采用零-一阶塞曼磁场和动力学去耦来保护固体中的自旋相干性，我们证明了光在原子频率梳存储器中的相干存储超过1小时，从而为基于长寿命固态量子存储器的大规模量子通信带来了光明的未来。
2021-04-27 physics.optics quant-ph
Subradiant Bell states in distant atomic arrays
我们研究了两个相距较远的单层量子发射体阵列作为二能级原子的集体“自由空间”辐射特性。我们表明，该系统可以支持一个长寿命的贝尔叠加态的原子激发表现出强烈的亚辐射，这对应于一个非本地激发的两个阵列。我们描述了这些态的制备及其作为非局域纠缠源在量子信息中的应用，包括量子存储器阵列之间高保真度的确定性量子态传输。我们讨论了实验实现使用冷原子的光阱阵列与亚波长间距，并分析了不完善的作用。
2019-03-07 quant-ph
Mapping multiple photonic qubits into and out of one solid-state atomic ensemble
量子通信的未来挑战是可扩展的量子网络，它需要将光子量子比特相干和可逆地映射到静止的原子系统（量子存储器）上。现实网络的一个关键要求是能够在一个量子存储器中有效地存储多个量子比特。在这里，我们展示了相干和可逆映射的64个光学模式在单光子水平的时域到一个固态系综的稀土离子。我们的光-物质接口基于高带宽（100 MHz）原子频率梳，具有1微秒的预定存储时间。然后，我们可以在短<10 ns的时间模式（时间仓量子位）中编码许多量子位。我们通过同时存储和分析多个时间仓量子比特来展示映射的良好相干性。
2010-02-19 quant-ph
Bright solitary waves of trapped atomic Bose-Einstein condensates
受最近实验观测的启发，我们从理论上研究了囚禁玻色-爱因斯坦凝聚体的多亮孤波。通过变分和数值分析，我们确定了这些状态的崩溃阈值。根据$π$ -相邻波之间的相位差，我们表明，实验状态始终位于崩溃的阈值，相应的同相状态是高度不稳定的。两个长寿命的孤立波在陷阱中的观察后，我们进行了详细的三维模拟证实，在相位波进行崩溃，而$π$相位差保存的长寿命的动力学，并给出了良好的定量与实验的协议。此外，中间相位差导致波之间的人口不对称性的增长，最终引发崩溃。
2008-02-28 cond-mat.other quant-ph
Subradiance with saturated atoms: population enhancement of the long-lived states
偶极-偶极相互作用是长寿命集体原子态的起源，通常被称为亚辐射，其被探索用于新型光子器件或量子协议中的潜在用途。在这里，我们研究子辐射超出线性光学和实验证明，这些模式的人口增加了200倍，作为驱动场的饱和参数的增加。我们将这种增强归因于一种类似于通过耦合良好的超辐射态的光泵浦的机制。寿命不受泵浦强度的影响，因为系统最终被驱动到单激励扇区。
2020-09-15 physics.atom-ph quant-ph
Quantum state transfer between field and atoms in Electromagnetically Induced Transparency
研究表明，在电磁感应透明（EIT）中，原子系综与光场之间可以实现准完美的量子态转移。压缩真空场态可以映射到与所考虑的λ型原子的基态子能级相关联的长寿命原子自旋上。EIT共振的情况下显示有趣的相似之处与拉曼非共振配置。然后，我们展示了如何将原子压缩转移回退出腔的场，从而实现量子存储型操作。
2003-12-23 quant-ph
Driven-Dissipative Quantum Dynamics in Ultra Long-lived Dipoles in an Optical Cavity
研究了受驱动腔中二能级原子多体阵列在集体衰变和腔场相互作用下的量子动力学。我们工作在坏腔极限可访问，例如，使用长寿命的碱土原子的电子钟状态，其中裸原子线宽远小于腔线宽。在没有相互作用的情况下，我们的系统减少到以前研究的集体荧光模型。我们表明，虽然相互作用不定性地改变稳态特性，它们导致的动力学性质的急剧变化。我们发现，对于驱动强度的某个区间，系统表现出两种非常不同类型的瞬态行为，这取决于系统的初始状态。特别是，有一个参数制度，其中系统的特点振荡动力学的振荡周期变得比整体瞬态动力学的持续时间短得多，因为原子数的增加。我们使用平均场和量子系统的精确数值计算来研究动力学。
2018-12-06 quant-ph
High Purity Single Photons Entangled with an Atomic Memory
被囚禁的原子离子是量子网络节点的理想候选者，具有长寿命的相同量子比特存储器，可以通过它们的库仑相互作用进行本地纠缠，并通过光子通道进行远程纠缠。这种光子界面的完整性通常依赖于量子存储器产生的单个光子的纯度。在这里，我们展示了一个单光子源的量子网络的基础上捕获的$^{138}\mbox{Ba}^+$离子的单光子纯度为$ g^{2}(0)=(8.1\pm2.3)\times 10^{-5} $没有背景扣除。我们进一步优化的光子产生率和存储光子纠缠保真度的偏振光子量子比特的情况下，通过剪裁收集光的空间模式之间的权衡。
2018-12-04 quant-ph
Dressed-state master equation for two strongly coupled two-level atoms with long-lived entanglement
Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla（普埃布拉自治大学物理研究所）
研究两个强耦合双能级原子的 dressed-state 主方程，揭示其在不同时间尺度下的弛豫行为和纠缠态演化。
2026-08-07 quant-ph
High speed spatially multimode atomic memory
研究了原子系综中多模超短光脉冲的相干存储和提取。我们考虑了一个量子存储过程的基础上的信号脉冲转换成一个长寿命的自旋相干通过轻物质相互作用的非共振λ型系统。为了研究写入和读取过程，我们解析地求解描述场和原子相干性在时间和空间中的演化的偏微分方程。我们展示了如何优化写作和阅读的过程。如果介质长度是固定的，则对于每个长度，存在脉冲持续时间的最佳值。我们讨论了这种存储方案的信息容量，我们估计的横模的数量，可以存储为量子全息图。
2011-02-25 quant-ph
Deterministic quantum teleportation between distant atomic objects
量子隐形传态是量子网络的重要组成部分，也是量子计算的基石。利用光作为量子信息载体在遥远的物质对象之间进行隐形传态一直是一个特别令人兴奋的目标。在这里，我们展示了量子隐形传态的一个新的元素，在遥远的物质对象之间的确定性连续变量（cv）隐形传态。这些物体在室温下是宏观的原子系综。隐形传态所需的纠缠是由光从一个系综传播到另一个系综而分布的。在一个系综的集体自旋态中编码的量子态利用这种纠缠和对光的零差测量被传送到另一个系综上。通过实现过程层析成像，我们证明了量子隐形传态的实验保真度比任何经典过程都要高。此外，我们证明了确定性隐形传态的好处，通过从一个遥远的物体到另一个动态变化的自旋状态序列的隐形传态。
2013-04-04 quant-ph
Optimal Strategies for Optical Quantum Memories Using Long-Lived Noble-Gas Spins
Cornell University（康奈尔大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms（哈佛-麻省理工学院超冷原子中心）；Harvard University（哈佛大学）；Joint Quantum Institute and Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST/University of Maryland（联合量子研究所和联合量子信息与计算机科学中心，美国国家标准与技术研究院/马里兰大学）
本文提出利用惰性气体自旋实现光学量子记忆的两种机制，并通过模拟优化存储效率。
2024-11-04 physics.atom-ph quant-ph
Multi-mode and long-lived quantum correlations between photons and spins in a crystal
量子网络和量子中继器的实现仍然是量子通信中的一个突出挑战。这些依赖于远程物质系统的纠缠，这反过来又需要在单个光子和物质系统之间创建量子关联。建立这种相关性的一种实用方法是通过原子系综中的自发拉曼散射，称为DLCZ方案。然而，时间复用是固有的困难，使用这种方法，这导致低通信速率，即使在理论上。此外，人们希望找到这样的物质-光子相关性可以产生的固态合奏。在这里，我们证明了一个单光子和自旋激发之间的量子相关性在多达12个时间模式，在$^{151}$ Eu $^{3+}$掺杂Y $_2$ SiO $_5$晶体，使用一种新的DLCZ方法，是固有的多模。在1 ms的存储时间之后，自旋激发被转换成第二光子。利用柯西-施瓦茨不等式证明了产生的光子对的量子关联.我们的研究结果表明，固态稀土晶体可用于产生远程多模纠缠，这是未来量子网络的重要资源。
2017-05-10 quant-ph
Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with correlated long-lived coherence
本研究通过自下而上外延薄膜平台，实现了双铒电信自旋-光子界面，同时获得毫秒级自旋相干和亚千赫兹光学退相干，为长距离量子网络奠定基础。
2023-10-11 quant-ph
Long-lived non-classical correlations for scalable quantum repeaters at room temperature
具有按需读出的预示单光子源是实现长距离量子通信的量子中继器的有希望的候选者。这种系统的可扩展性需要简单的实验解决方案，因此有利于室温系统。对于量子中继器应用，预告和单光子读出之间的长延迟至关重要。到目前为止，在室温原子系统中，由于热运动引起的快速退相干已经防止了这一点。在这里，我们证明了有效的预示和读出的单一集体激发在温暖的铯蒸气。使用运动平均的原则，我们实现了集体激发寿命为$0.27\pm 0.04$毫秒，两个数量级大于以前实现的单激发在室温下的来源。我们通过观察用$R=1.4\pm 0.1>1$对Cauchy-Schwarz不等式的违反，实验验证了光-物质关联的非经典性。通过光谱和时间分析，我们确定固有的四波混频噪声的主要贡献，损害单光子操作的源。
2018-01-10 quant-ph
Long-lived quantum memory enabling atom-photon entanglement over 101 km telecom fiber
本研究通过长寿命量子比特编码将$^{87}$Rb原子相干时间延至7 ms，结合保偏量子频率转换将光子转至电信S波段，首次实现101公里光纤下原子量子存储器与光子的纠缠，保真度超70.8±2.4%，验证了城际量子网络链路的可行性。
2023-08-21 quant-ph
Generation of highly retrievable atom photon entanglement with a millisecond lifetime via a spatially multiplexed cavity
与光子量子比特纠缠的量子比特存储器是长距离量子中继器的基石。利用双光束作用于光格原子，实现了腔增强的长寿命自旋波光子纠缠。然而，由于双光束交叉读出，自旋波量子比特的检索效率在所有存储时间都比单模自旋波量子比特的检索效率降低了四分之一。在这里，通过将冷原子耦合到基于偏振干涉仪的腔的两个模中，我们实现了腔增强的长寿命原子-光子纠缠中的完美量子比特恢复。将写入激光束施加到冷原子上，然后产生一个磁场不敏感的自旋波量子比特，它与编码在干涉仪两臂上的光子量子比特纠缠。自旋波量子比特由读取光束取回，这避免了交叉读出。我们的实验表明，在50%的本征量子比特恢复效率下，存储时间为540μs，比最好的报道结果长13.5倍。
2023-01-18 physics.optics quant-ph
Long-lived non-thermal states in pumped one-dimensional systems of hard-core bosons
研究了有限相互作用硬核玻色子系统中电荷密度波形式的破缺态的幺正时间演化，该系统可以映射到XXZ海森堡链上。此外，我们引入了一个空间均匀和时间依赖的矢量势，模仿短激光脉冲。我们建立的范围内的矢量势的电荷密度波序的发病可以控制的振幅。我们提出了一个协议，揭示了非热的长寿命的状态，其特征在于由一个晶格位置相对于其初始形成翻译的非零电荷密度波顺序。这些状态的寿命与由系统参数给出的所有典型时间相比是大的。它们随着格点数目的增加而增加，但被可积性破缺扰动显著抑制。根据这些发现，我们推测在热力学极限下存在长寿命的非热态。
2021-07-08 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Three-dimensional theory of quantum memories based on Lambda-type atomic ensembles
我们发展了一个三维的量子存储理论的基础上的光存储在合奏的λ型原子，其中两个长寿命的原子基态。我们认为光存储在一个有限的空间范围内的合奏，我们表明，在傍轴近似的菲涅耳数的原子系综和光学深度是唯一重要的物理参数，确定量子存储器的质量。我们分析了这些参数对存储光的影响，然后从量子存储器中向前或向后读出。我们表明，对于小菲涅尔数，向前的记忆提供了更高的效率，而对于大菲涅尔数，向后的记忆是有利的。存储在存储器中的最佳光模式与相应的自旋波和输出光模式一起呈现。我们表明，对于高的光学深度，这样的λ型原子系综允许高效的向后和向前的记忆，即使是小菲涅尔数$F\gtrsim 0.1$。
2011-10-31 quant-ph
Long-lived and multiplexed atom-photon entanglement interface with feed-forward-controlled readouts
在光子和自旋波（原子存储器）量子比特之间产生纠缠的量子接口（QI）是量子中继器的基本构建块。在实践中实现基于集成的中继器需要量子存储器提供长寿命和多模容量。在这些单独的目标上取得了重大进展。剩下的挑战是将长寿命和多模式记忆组合成一个单一的QI。在这里，通过在放置在相位被动稳定偏振干涉仪内的激光冷却原子中建立多模，磁场不敏感和长波长的自旋波存储，我们构建了一个多路复用的QI，可以存储多达三个长寿命的自旋波量子比特。使用前馈控制系统，我们证明了多路复用QI产生3倍增加的原子-光子（光子-光子）纠缠产生的概率相比，单模QIs。测得的贝尔参数为2.5+/-0.1，存储寿命高达1 ms。目前的工作代表了实现基于光纤的长距离量子通信的关键一步。
2020-06-10 physics.optics quant-ph
Autonomously Designed Pulses for Precise, Site-Selective Control of Atomic Qubits
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
本文提出利用人工智能框架自主设计复合脉冲，提升原子量子比特本地控制保真度十倍，并展示其在光学畸变和激光束偏移下的鲁棒性。
2025-11-16 quant-ph
Persistent atomic frequency comb based on Zeeman sub-levels of an erbium-doped crystal waveguide
晶体中稀土离子电子基态流形的长寿命子能级可以用作光子回波量子存储器的原子布居库。我们测量了掺铒离子的塞曼子能级的动态，发现在低温下的粒子数寿命长达几秒钟。然后，利用这些水平，我们制备和表征原子频率梳，它可以作为一个存储器的量子光在1532 nm波长。结果允许预测0.1\%的存储效率，主要是由不必要的背景吸收，我们推测是由二能级系统（TLS）和铒自旋之间的耦合引起的限制。因此，虽然应该有可能在Er $^{3+}$：Ti $^{3+}$：LiNbO $_3$中创建基于AFC的量子存储器，但将需要改进的晶体生长以及优化的AFC制备以使其适合于量子通信中的应用。
2019-07-19 quant-ph
Ultralong-lived Coherent States in Eu$^{3+}$:Y$_2$O$_3$ Optical Ceramics for Quantum Memories
该研究在Eu$^{3+}$:Y$_2$O$_3$光学陶瓷中实现创纪录的长寿命相干态，揭示新的低温退相干机制并演示5μs以上相干光存储，为实用量子存储器与大规模量子通信提供新路径。
2025-02-22 quant-ph
Atomic-ensemble-based quantum memory for sideband modulations
控制场和信号场与三能级原子系综的相互作用允许信号场的量子态直接映射到原子基态的长寿命相干态。对于铯原子的蒸汽，使用电磁感应透明（EIT）和塞曼相干，我们比较的情况下，其中一个可调的单边带存储独立于其他的两个对称的边带存储使用相同的透明窗口的情况。我们研究的条件下，同时存储的两个非交换变量进行光和随后读出是可能的。我们发现，与自发发射和自旋弛豫相关的过量噪声很小，我们通过测量信号传输系数T和条件方差V，并使用T-V准则作为状态无关的基准来评估我们的存储器的量子性能。
2009-02-25 quant-ph
Capacitive coupling of atomic systems to mesoscopic conductors
我们描述了一种技术，使孤立的中性原子和介观导体之间的强，相干耦合。这种耦合是通过激发超导传输线表面上方捕获的原子进入具有大电偶极矩的里德伯态来实现的，这会在传输线中引起电压波动。使用类似于腔量子电动力学的机制，原子状态可以被转移到波动电压的长寿命模式，以毫米为间隔的原子可以被纠缠，或者固态设备的量子态可以被映射到原子或光子状态。
2003-11-28 cond-mat quant-ph
Dynamics of spontaneous emission in a single-end photonic waveguide
我们研究了一个二能级系统的自发发射，例如一个原子或类原子物体，耦合到一个单端，半无限的一维光子波导，使得一端表现为完美的反射镜，而光可以穿过相对端而没有背反射。通过量子微观模型，我们表明，这种几何形状可以导致非指数和长寿命的原子衰变。在适当的条件下，在原子-镜间隙中出现一个束缚原子-光子定态，从而捕获了大量的初始原子激发。然而，这可以通过施加原子频移来释放，引起光子发射的恢复。这种影响的弹性典型的有害因素进行了分析。
2013-01-22 quant-ph
Strongly subradiant states in planar atomic arrays
本研究针对量子信息处理中原子系抵御自发辐射退相干的需求，理论分析自由空间有限平面量子发射器阵列的强亚辐射态形成机制，发现正方阵列的本征态辐射损耗与原子总数呈$N_{tot}^{-5}$标度关系。
2023-10-10 quant-ph
Long-lived states with well-defined spins in spin-$1/2$ homogeneous Bose gases
全自旋算符的多体本征函数可以由具有非平凡排列对称性的自旋和空间波函数构造。自旋相关的相互作用可以导致自旋本征态弛豫到热平衡。提出了一种稳定多体纠缠态的机制。令人惊讶的是，尽管与空间自由度的混沌运动耦合，自旋弛豫可以被由于自旋相关相互作用的球矢量和张量项而引起的破坏性量子干涉抑制。通过费什巴赫共振方法调节散射长度，可以将弛豫时间尺度提高几个数量级，这种方法在冷原子实验室中很容易获得。
2016-02-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Efficient and long-lived quantum memory with cold atoms inside a ring cavity
量子存储器被认为是线性光量子计算和长距离量子通信的基本组成部分之一。实现可扩展的量子信息处理的一个长期目标是建立一个长寿命和高效的量子存储器。为实现这一目标作出了重大努力。然而，到目前为止，有效但寿命短或寿命长但效率低的量子存储器已经被证明。在这里，我们报告了一个高性能的量子存储器，其中长寿命和高检索效率首次满足。通过在原子系综周围放置一个环形腔，采用一对时钟状态，产生一个长波长的自旋波，并在引力方向上安排设置，我们实现了具有73（2）%的固有自旋波到光子转换效率以及3.2（1）ms的存储寿命的量子存储器。光学量子信息处理。
2012-07-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Highly-charged ions for atomic clocks, quantum information, and search for $α$-variation
我们提出了10个高电荷态的离子作为下一代原子钟、量子信息和寻找$α$ -变异的候选者。它们具有到基态的跃迁频率在170-3000 nm之间的长寿命亚稳态、相对简单的电子结构、稳定的同位素和对$α$ -变化的高灵敏度（例如，Sm $^{14+}$、Pr $^{10+}$、Sm $^{13+}$、Nd $^{10+}$）。我们预测它们的性质至关重要的实验探索和突出特别有吸引力的系统，这些应用程序。
2014-05-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Bosonic pair production and squeezing for optical phase measurements in long-lived dipoles coupled to a cavity
我们建议模拟玻色子对创建使用大型阵列的长寿命的偶极子与多级内部结构耦合到一个未驱动的光学腔。原子之间的纠缠，通过一个共同的腔模式的虚光子交换产生的，指数增长的快速和有效玻色子求积的双模压缩描述。一个有效的玻色子模型和自然的自旋描述的偶极子之间的映射，使我们能够实现模拟的光学零差测量通过简单的全球旋转和人口测量的电子状态，我们建议利用这一量子增强感测的光学相位（两个合奏之间的共同和差分）。我们讨论了一个具体的实施方案的基础上，锶原子和显示，我们的传感协议是强大的腔平台固有的退相干源。我们的提议可以为下一代光学原子钟打开独特的机会。
2023-03-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-thermalization in trapped atomic ion spin chains
囚禁和激光冷却原子离子的线性阵列是研究强相互作用多体系统中涌现现象的通用平台。有效的自旋被编码在每个离子的长寿命电子能级中，并通过激光介导的光学偶极力相互作用。冷捕获离子实验的优点，包括高时空分辨率，从外部环境中解耦，并控制系统的哈密顿量，被用来测量量子效应并不总是在自然凝聚态样品。在这篇综述中，我们强调了最近的工作，利用囚禁离子探索各种非遍历现象的远程相互作用自旋模型，这预示着记忆的平衡初始条件。我们观察到长寿命的记忆在静态磁化淬火多体局域化和预热化，而记忆被保存在驱动离散时间晶体状态的周期性振荡。
2017-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.atom-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
Measurement of Spin Projection Noise in Broadband Atomic Magnetometry
我们使用量子非破坏自旋测量来测量宽带原子磁力计的灵敏度。一个冷的，偶极捕获的铷原子样品在非磁性环境中提供了一个长寿命的自旋系统，并通过顺磁法拉第旋转进行非破坏性探测。校准过程采用已知的参考状态，最大熵或“热”自旋状态和基于定量成像的原子计数，以识别探针和自旋系统中的电子，量子和技术噪声。测量实现的灵敏度比投影噪声水平高2.8 dB（如果抑制光学噪声，则高6dB），并且将实现挤压增强宽带磁力测定[Geremia等人PRL 94，203002（2005）]。
2009-11-24 physics.atom-ph quant-ph
Extracting photoelectron spectra from the time-dependent wave function: Comparison of the projection onto continuum states and window-operator methods
在过去的三十年里，为了研究强激光场作用下原子靶的电离，在单激活电子近似下，发展了许多求解含时薛定谔方程的数值方法。此外，从含时波函数中提取光电子能谱的各种数值方法也出现了。本文比较了将激光脉冲末端的含时波函数投影到具有适当入射边界条件的连续态上和用窗口算符方法得到的光电子能谱。我们的结果为三个不同的原子目标表明，施加到连续态的边界条件起着至关重要的作用，以获得正确的光谱准确到足以解决光电子角分布的干涉结构的细节。
2019-11-04 physics.atom-ph quant-ph
Coupling of four-wave mixing and Raman scattering by ground-state atomic coherence
我们证明了铷原子两个激发态之间的光共振跃迁耦合和长寿命的基态原子相干性。在我们的原理验证实验中，使用了非线性的四波混频过程来实现与独立制备的基态原子相干性成比例的光发射。受激拉曼散射光预示产生的基态相干性和四波混频信号之间的强相关性的测量和生存的存储期间，这是有前途的量子存储器的应用。该过程的特征在于作为激光失谐的函数。
2016-05-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Mapping atomic trapping in an optical superlattice onto the libration of a planar rotor in electric fields
我们发现，两个看似无关的问题-在光学超晶格（OSL）中的原子的捕获和平面刚性转子在组合电场和光场的振动-同构的哈密顿量。由空间周期相差两倍的光晶格的干涉形成，OSL产生通过AC斯塔克效应作用于原子平移的周期势。后者的系统，也被称为广义平面摆（GPP），是通过使一个平面刚性转子组合定向和对齐的相互作用，由于转子的永久和感应电偶极矩与组合场的耦合。映射使得有可能建立对应关系的概念开发的两个eigenproblems单独，如本地化的一方面和方向/对齐的另一方面。此外，由于GPP问题是条件准精确可解的（C-QES），所以OSL中的原子囚禁也是条件准精确可解的，我们利用对应性和准精确可解性将光学超晶格中的超冷原子作为半有限能隙系统来处理.该系统的能带结构由本征能量和它们的真正的和避免的交叉之前获得的GPP作为Whittaker-Hill方程的解析解。这些解决方案的特点都压缩和隧道的原子被困在一个光学超晶格，并铺平了道路，以解析形式解开他们的动力学。
2022-09-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
