論文の概要: Quantum Non-Demolition Photon Counting in a 2d Rydberg Atom Array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.10798v1
- Date: Wed, 19 Oct 2022 18:00:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 01:36:47.113350
- Title: Quantum Non-Demolition Photon Counting in a 2d Rydberg Atom Array
- Title（参考訳）: 2次元ライドバーグ原子配列における量子非劣化光子計数
- Authors: Christopher Fechisin, Kunal Sharma, Przemyslaw Bienias, Steven L.
Rolston, J. V. Porto, Michael J. Gullans, and Alexey V. Gorshkov
- Abstract要約: ライドバーグアレイは、順序付けられた原子配列の集合的振舞いと、ライドバーグ系の可制御性と光学非線形性とを融合する。
量子非劣化(QND)光子計数のためのプロトコルを提案する。
- 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: Rydberg arrays merge the collective behavior of ordered atomic arrays with
the controllability and optical nonlinearities of Rydberg systems, resulting in
a powerful platform for realizing photonic many-body physics. As an application
of this platform, we propose a protocol for quantum non-demolition (QND) photon
counting. Our protocol involves photon storage in the Rydberg array, an
observation phase consisting of a series of Rabi flops to a Rydberg state and
measurements, and retrieval of the stored photons. The Rabi frequency
experiences a $\sqrt{n}$ collective enhancement, where $n$ is the number of
photons stored in the array. Projectively measuring the presence or absence of
a Rydberg excitation after oscillating for some time is thus a weak measurement
of photon number. We demonstrate that the photon counting protocol can be used
to distill Fock states from arbitrary pure or mixed initial states and to
perform photonic state discrimination. We confirm that the protocol still works
in the presence of experimentally realistic noise.
- Abstract（参考訳）: rydberg配列は、秩序原子配列の集団的挙動と、rydberg系の制御可能性と光学非線形性を結合し、フォトニック多体物理学を実現する強力なプラットフォームとなった。
このプラットフォームの応用として,量子非退化(qnd)光子計数のためのプロトコルを提案する。
我々のプロトコルは、ライドバーグ配列内の光子保存、一連のラビフロップからライドバーグ状態および測定値への観察フェーズ、および保存された光子の検索を含む。
Rabiの周波数は$\sqrt{n}$集合拡張を経験し、$n$は配列に格納される光子の数である。
しばらく振動した後のリドバーグ励起の有無を計画的に測定することは、光子数の弱い測定である。
フォトン計数プロトコルは、任意の純または混合初期状態からフォック状態を蒸留し、フォトニック状態の判別を行うのに利用できることを示す。
このプロトコルは実験的な現実的なノイズの存在下でも有効であることを確認した。
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