論文の概要: Composite picosecond control of atomic state through a nanofiber
interface
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.06716v4
- Date: Tue, 9 May 2023 12:36:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-10 21:00:17.005526
- Title: Composite picosecond control of atomic state through a nanofiber
interface
- Title（参考訳）: ナノファイバー界面による原子状態の複合ピコ秒制御
- Authors: Yudi Ma, Ruijuan Liu, Lingjing Ji, Liyang Qiu, Saijun Wu, Dianqiang
Su, Yanting Zhao, Ni Yao and Wei Fang
- Abstract要約: 最適に調整された位相を持つ複合ピコ秒光パルスは、ほぼ完全に原子間双極子遷移を制御することができる。
この前例のない能力は、誤差耐性原子分光を許容し、原子-ナノフォトニクス界面を持つ新しい非線形量子光学研究を開放する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0765679900082934
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Atoms are ideal quantum sensors and quantum light emitters. Interfacing atoms
with nanophotonic devices promises novel nanoscale sensing and quantum optical
functionalities. But precise optical control of atomic states in these devices
is challenged by the spatially varying light-atom coupling strength, generic to
nanophotonic. We demonstrate numerically that despite the inhomogenuity,
composite picosecond optical pulses with optimally tailored phases are able to
evanescently control the atomic electric dipole transitions nearly perfectly,
with $f>99\%$ fidelity across large enough volumes for {\it e.g.} controlling
cold atoms confined in near-field optical lattices. Our proposal is followed by
a proof-of-principle demonstration with a $^{85}$Rb vapor -- optical nanofiber
interface, where the excitation by an $N=3$ sequence of guided picosecond D1
control reduces the absorption of a co-guided nanosecond D2 probe by up to
$\sim70\%$. The close-to-ideal performance is corroborated by comparing the
absorption data across the parameter space with first-principle modeling of the
mesoscopic atomic vapor response. Extension of the composite technique to
$N\geq 5$ appears highly feasible to support arbitrary local control of atomic
dipoles with exquisite precision. This unprecedented ability would allow
error-resilient atomic spectroscopy and open up novel nonlinear quantum optical
research with atom-nanophotonic interfaces.
- Abstract（参考訳）: 原子は理想的な量子センサーと 量子発光器です
ナノフォトニックデバイスと対向する原子は、新しいナノスケールセンシングと量子光学機能を約束する。
しかし、これらのデバイスにおける原子状態の精密な光学的制御は、空間的に変化する光-原子結合強度(ナノフォトニクス)によって挑戦される。
不均一性にもかかわらず、最適に調整された位相を持つ複合ピコ秒光パルスは、ほぼ完全に原子電気双極子遷移をエバネッセント制御することができ、例えば、近接場光学格子に閉じ込められた冷却原子を制御するのに十分な体積に対して$f>99\%の忠実度を持つ。
提案手法は, 導電性ピコ秒D1制御の$N=3$配列による励起により, 導電性ナノ秒D2プローブの吸収を最大$\sim70\%$に低減する, 光学ナノファイバー界面を用いたプリンシプル・オブ・プリンシプルの実証実験である。
パラメータ空間にまたがる吸収データとメゾスコピック原子蒸気応答の第一原理モデルを比較することにより、近接から理想への性能を確証する。
合成技術の$N\geq 5$への拡張は、特別な精度で原子双極子の任意の局所制御をサポートするために非常に実現可能である。
この前例のない能力は、誤差耐性原子分光を許容し、原子-ナノフォトニクス界面を持つ新しい非線形量子光学研究を開く。
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