論文の概要: A subwavelength atomic array switched by a single Rydberg atom
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.09383v2
- Date: Mon, 24 Apr 2023 12:49:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-26 00:06:21.608413
- Title: A subwavelength atomic array switched by a single Rydberg atom
- Title（参考訳）: 1つのRydberg原子によってスイッチングされるサブ波長原子配列
- Authors: Kritsana Srakaew, Pascal Weckesser, Simon Hollerith, David Wei, Daniel
Adler, Immanuel Bloch, Johannes Zeiher
- Abstract要約: 量子科学における多くの応用において、単一量子量レベルでの光-物質結合の強化が不可欠である。
サブ波長原子配列の協調光学応答は、そのような強い光-物質結合のための新しい経路を開くことが知られている。
自由空間における原子のサブ波長配列によって形成される原子間鏡の光学応答に対する空間的制御を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Enhancing light-matter coupling at the level of single quanta is essential
for numerous applications in quantum science. The cooperative optical response
of subwavelength atomic arrays has been found to open new pathways for such
strong light-matter couplings, while simultaneously offering access to multiple
spatial modes of the light field. Efficient single-mode free-space coupling to
such arrays has been reported, but the spatial control over the modes of
outgoing light fields has remained elusive. Here, we demonstrate such spatial
control over the optical response of an atomically thin mirror formed by a
subwavelength array of atoms in free space using a single controlled ancilla
atom excited to a Rydberg state. The switching behavior is controlled by the
admixture of a small Rydberg fraction to the atomic mirror, and consequently
strong dipolar Rydberg interactions with the ancilla. Driving Rabi oscillations
on the ancilla atom, we demonstrate coherent control of the transmission and
reflection of the array. These results represent a step towards the realization
of quantum coherent metasurfaces, the demonstration of controlled atom-photon
entanglement and deterministic engineering of quantum states of light.
- Abstract（参考訳）: 単一量子のレベルでの光・物質結合の強化は、量子科学における多くの応用に不可欠である。
サブ波長原子配列の協調光学応答は、光場の複数の空間モードへのアクセスを同時に提供しながら、そのような強い光-物質結合のための新しい経路を開くことが判明した。
このようなアレイへの効率的な単一モード自由空間結合が報告されているが、出射光場のモードに対する空間制御はいまだ解明されていない。
ここでは、リドベルク状態に励起された単一制御アンシラ原子を用いて、自由空間における原子のサブ波長配列によって形成される原子的に薄いミラーの光学応答に対するそのような空間的制御を示す。
スイッチング挙動は、小さなリドベルク分画の原子鏡への混合によって制御され、その結果、アンシラとの強い双極子リドベルク相互作用が引き起こされる。
ラビ振動をancilla原子上で駆動することにより,アレーの透過と反射のコヒーレント制御を実証する。
これらの結果は、量子コヒーレントな準曲面の実現、制御された原子-光子エンタングルメントの実証、および光の量子状態の決定論的工学への一歩である。
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