Electrons above a Helium Surface and the One-Dimensional Rydberg Atom
Michael Martin Nieto
孤立的电子休息以上的氦表面预测有一个绑定的光谱对应于一个一维的氢原子。但事实上，观察到的光谱更接近量子缺陷原子的光谱。这样的模型进行了讨论，并解决了解析封闭形式。
Isolated electrons resting above a helium surface are predicted to have a bound spectrum corresponding to a one-dimensional hydrogen atom. But in fact, the observed spectrum is closer to that of a quantum-defect atom. Such a model is discussed and solved in analytic closed form.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Probing the Quantum Capacitance of Rydberg Transitions of Surface Electrons on Liquid Helium via Microwave Frequency Modulation
通过微波频率调制探测液氦表面电子里德堡跃迁的量子电容，实现单电子跃迁的高灵敏度检测，为量子位读出提供新方法。
Comment on "Matter-wave interferometry with helium atoms in low-$l$ Rydberg states''
本文指出研究通过简化模型证明瑞利态原子的相位差仅与原子匀速通过不均匀电场有关，而非加速度。
Image-charge detection of the Rydberg transition of electrons on superfluid helium confined in a microchannel structure
镜像电荷探测为探测被束缚在液氦表面的电子的里德伯跃迁提供了一种新的直接方法。对这种方法的兴趣是由实现单个捕获电子的自旋状态读出的可能性激发的，从而打开了一条新的途径，使电子自旋在液氦上用于量子计算。在这里，我们报告的图像电荷检测的里德堡过渡中的多电子系统局限在一个阵列的20微米宽和4微米深的通道充满超流氦。由于捕获的电子与嵌入微通道结构中的电极非常接近，图像-电荷信号显著增强，使得这种检测成为可能。电子跃迁频率在400-500~GHz范围内可通过施加在器件上的直流偏置电压高度控制，并与我们的计算结果很好地吻合。这项工作表明，微通道结构提供了一个合适的平台，电子操纵和他们的量子态检测，与缩放的检测方法，以一个单一的电子的可行性。
Sensitive detection of the Rydberg transition in trapped electrons on liquid helium using radio-frequency reflectometry
该研究利用射频反射法探测液氦中被捕获电子的里德伯跃迁，通过分析射频电路阻抗的变化来检测量子态的激发，并通过实验和数值模拟验证了横向运动而非垂直位移是导致响应的原因。
Relaxation of the Excited Rydberg States of Surface Electrons on Liquid Helium
我们报告的第一个直接观察到的激发态人口的衰减被困在液氦表面的电子。弛豫动力学，这是由系统中的非弹性散射过程，探测的实时响应的电子脉冲微波激发。与理论计算的比较，使我们能够建立不同温度下的非弹性散射的主导机制。在最低温度135 mK时，测得的最长弛豫时间约为1 μ s，这是由自发的两个ripplon发射过程引起的非弹性散射决定的。此外，图像电荷响应后不久，应用微波辐射揭示了有趣的人口动态由于多子带结构的系统。
Quantum-defect Electron States Near a Helium Surface
在氦表面附近静止的孤立电子的光谱接近于量子缺陷原子的光谱。提出并讨论了一个精确可解的里德堡谱模型。
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。
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。
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。
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.
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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.
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。
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。
Barium-based Rydberg atom quantum technologies with long Rydberg coherence
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。
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。
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。
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。
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。
Coherent Rydberg excitation of single atoms using a pulsed fiber amplifier
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。
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。
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.
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。
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。
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。
Multipartite controlled-NOT gates using molecules and Rydberg atoms
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Generation of doubly excited Rydberg states based on Rydberg antiblockade in a cold atomic ensemble
里德伯原子之间的相互作用可以显著地改变里德伯激发动力学。在共振驱动场作用下，处于高位态的里德伯-里德伯相互作用可以引起原子共振的位移，从而使二次里德伯激发变得不可能，导致里德伯阻断效应。在相关效应中，光与原子的里德伯态的非共振耦合有助于里德伯反封锁效应，其中里德伯相互作用产生共振条件，其促进里德伯原子气体中的二次激发。在这里，我们研究了光与物质的相互作用和非共振双光子激发的动力学，包括两个和三个原子的里德伯相互作用及其对冷原子系综中激发态动力学的影响。在一个实验激励的制度，我们找到了最佳的物理参数，如拉比频率，双光子失谐，和泵的持续时间，以实现显着提高产生双激发集体原子态的概率。由于里德伯反封锁效应，这导致了大的自相关值，并使该系统成为高纯度双光子Fock态源的潜在候选者。
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。
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。
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。
Rydberg-atom graphs for quadratic unconstrained binary optimization problems
本文提出用四种鲁棒的里德伯原子子图组件构建通用QUBO图，通过测量多体基态求解组合优化问题，并实验验证了概念可行性。
Optimized Geometric Quantum Computation with mesoscopic ensemble of Rydberg Atoms
提出了一种非绝热非阿贝尔几何量子操作方案，利用介观里德伯原子实现普适量子计算。单个控制原子通过里德伯态之间的长程相互作用纠缠目标原子的介观系综。我们从理论上证明了在理想情况下，单量子比特和双量子比特量子门都可以达到99.9%左右或以上的高量子效率。此外，针对里德伯原子和系综中Rabi频率涨落（Rabi误差）的实验问题，我们将基于动力学不变量的零系统误差灵敏度（ZSS）最优控制理论应用于该方案.数值模拟结果表明，即使在拉比频率达到10%的波动时，单系综量子比特门的平均保真度也可以达到99.98%，双量子比特门的平均保真度可以达到99.94%。我们还发现，优化方案还可以减少高阶微扰项在推导系综原子哈密顿量时所带来的误差。为了解决Rydberg系综中基态和Rydberg能级之间的退相干误差的实验问题，我们引入了Rydberg和基态之间的色散耦合机制，并在此基础上对Rydberg态进行了消相干处理.数值模拟结果表明，量子门得到了增强。该方案将强里德伯原子相互作用、非绝热几何量子计算、动力学不变量和最优控制理论相结合，为利用介观原子系综构造快速、鲁棒的量子门提供了一条新的途径.我们的研究有助于正在进行的努力，在发展量子信息处理与里德伯原子被困在光晶格或镊子阵列。
Rabi oscillations and entanglement between two atoms interacting by the Rydberg blockade studied by the Jaynes-Cummings Model
本文通过扩展Jaynes-Cummings模型，研究了两个通过里德堡阻塞相互作用的原子与量化的辐射场之间的拉比振荡和纠缠行为。
Dissipation induced $W$ state in a Rydberg-atom-cavity system
提出了一种在里德伯原子-腔系统中制备三重$W$态的耗散方案。将三重$W$态转变为整个系统的唯一稳态是量子芝诺动力学、里德堡反封锁和原子自发发射的有机结合。实验结果表明，该方案具有较好的抗腔损性能，并具有较好的保真度，优于$98\%$。
Rydberg atoms based creation of N particle GHZ state using STIRAP
N粒子纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的产生方案对于理解多粒子非经典关联具有重要意义。本文提出了一种利用受激拉曼绝热通道（STIRAP）在N，$Λ$三能级里德伯原子和单个里德伯原子的靶系综上实现多粒子GHZ态的理论方案。我们在里德伯阻塞机制下研究了控制原子激发到高里德伯能级所诱导的系综原子。结果表明，利用STIRAP，原子可以从一个基态的系综转移到另一个基态，依赖于控制原子的状态，具有高保真度。在这种有条件的转移后，在特定的基础上测量控制原子有利于一步创建N粒子GHZ态。对该方案的绝热条件和受激里德堡能级辐射衰变的影响进行了深入的分析。我们表明，该方案是免疫的激发能级的衰变率在系综原子，并提供了一个强大的方式创建GHZ态。
Spatial imaging of the movement of bound atoms to reveal the Rydberg molecular bond via electromagnetically induced transparency
我们提出了一种方法来检测单个的里德伯分子，每个分子由两个原子在不同的里德伯态。该方案利用了原子在一个外力存在下的运动，该外力只作用于处于一个里德伯态的原子。由于处于另一里德伯态的原子的运动取决于它们是否与直接由所施加的力驱动的原子结合，结合的原子可以与未结合的原子区分开来。通过利用电磁感应透明度，可以对分子的位置进行非破坏性成像。该方案是敏感的弱力，这是适合于光学检测的空间位置和键结构的里德伯分子。
Driving Rydberg-Rydberg transitions from a co-planar microwave waveguide
本文报道了共面固态波导中氦里德伯原子系综与微波场的相干相互作用。用选择性电场电离方法研究了主量子数在30 ~ 35范围内的态在25 ~ 38 GHz频率范围内的Rydberg-Rydberg跃迁。一个实验装置冷却到100 K被用来减少黑体辐射的影响。从波导的表面发出的不均匀，杂散电场已被其特征在于在频率和时间分辨的测量和相干时间的里德伯原子的顺序为250纳秒已被确定。
Stimulated adiabatic passage in a dissipative Rydberg superatom
研究了延迟激光脉冲作用下受激绝热过程中原子里德伯态的双光子激发。我们发现，里德伯态原子之间的强相互作用和中间激发态原子的自发衰变的结合导致了原子系综中恰好一个原子的里德伯激发.量子芝诺效应为这一结果提供了一个清晰的解释：里德伯阻挡原子重复散射光子，有效地监测了一个随机激发的原子，因此该原子保持在里德伯态。该系统可用于确定性的创建，并可能，提取里德伯原子或离子一次一个。通过辅助粒子衰变的交感神经监测可能会在耗散多体系统的状态准备和相互作用的探测中找到更广泛的应用。
Experimental investigations of the dipolar interactions between single Rydberg atoms
本文综述了近十年来几个研究小组对几个相互作用的里德伯原子的实验研究工作。这些研究建立了单里德伯原子阵列作为量子态工程的一个有前途的平台，具有潜在的应用于量子精密测量，量子模拟和量子信息。
Filtering single atoms from Rydberg blockaded mesoscopic ensembles
我们提出了一种有效的方法，以过滤出的单个原子从囚禁的原子数目未知的系综。该方法采用受激绝热通道可逆地将单个原子转移到里德伯态，从而阻止系综内所有其他原子的随后里德伯激发。这触发了里德伯阻塞原子的激发到短暂的中间态，以及它们随后的衰变到未捕获态。使用辅助微波场仔细工程的耗散，我们得到了一个几乎确定性的单原子源。我们的方法是适用于小的原子系综在个人微陷阱和晶格阵列。
Single-Atom Addressing in Microtraps for Quantum-State Engineering using Rydberg Atoms
本文报道了一对由$3\;μ$ m隔开的单原子微阱中单个原子的选择性寻址。使用可调谐的光位移，我们使选定的原子与全局里德堡激发激光器（与其他原子共振）发生非共振，从而有可能选择性地阻止该原子被激发到里德堡态。此外，我们还演示了利用寻址光对两原子纠缠态的控制操作，通过对系统的波函数的一个分量产生相移，将其转移到里德伯激发光的暗态。我们的结果是实现量子信息处理和量子模拟与大阵列的里德伯原子的重要一步。
Spatially Resolved Excitation of Rydberg Atoms and Surface Effects on an Atom Chip
我们在原子芯片上演示了空间分辨的里德伯原子的相干激发。利用电磁感应透明（EIT）技术研究了镀金芯片表面附近里德伯原子的性质。我们测量的距离相关的位移（~10 MHz）的里德堡能级所造成的空间不均匀的电场。测得的场强和距离的依赖性是在协议与一个简单的模型由一个本地化的补丁Rb吸附物沉积在芯片表面上的实验过程中产生的电场。EIT共振仍然很窄（< 4 MHz），观察到的宽度与原子表面距离无关，低至~20 \mum，表明里德伯态的寿命相对较长。我们的结果为原子芯片上里德堡激发原子的偶极物理、集体激发、量子精密测量和量子信息处理等研究开辟了道路。
Entanglement of Two Atoms using Rydberg Blockade
本文回顾了研究团队搭建的利用里德伯原子强相互作用实现光学可分辨距离下中性Rb原子纠缠的装置，梳理了该过程涉及的各环节基础物理原理。
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。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。