論文の概要: Quantum Optics with Rydberg Superatoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.03649v1
- Date: Wed, 6 Dec 2023 18:11:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-07 13:57:56.919577
- Title: Quantum Optics with Rydberg Superatoms
- Title（参考訳）: Rydberg超原子を用いた量子光学
- Authors: Jan Kumlin, Christoph Braun, Christoph Tresp, Nina Stiesdal, Sebastian
Hofferberth, Asaf Paris-Mandoki
- Abstract要約: ライドバーグ原子に基づく量子光学は、数光子レベルでの光操作のための強力なプラットフォームである。
本稿では,Rydberg超原子と単一光モードの集団結合の導出について概説する。
我々は、Rydberg超原子の単一光子生成や単光子サブトラクションといった量子光学への応用を概観した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.49478969093606673
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum optics based on highly excited atoms, also known as Rydberg atoms,
has cemented itself as a powerful platform for the manipulation of light at the
few-photon level. The Rydberg blockade, resulting from the strong interaction
between individual Rydberg atoms, can turn a large ensemble of atoms into a
system which collectively resembles a single two-level emitter, a so-called
Rydberg superatom. The coupling of this artificial emitter to a driving
photonic mode is collectively enhanced by Rydberg interactions, enabling strong
coherent coupling at the few-photon level in free-space. The exquisite level of
control achievable through this has already demonstrated its utility in
applications of quantum computing and information processing. Here, we review
the derivation of the collective coupling between a Rydberg superatom and a
single light mode and discuss the similarity of this free-space setup to
waveguide quantum electrodynamics systems of quantum emitters coupled to
photonic waveguides. We also briefly review applications of Rydberg superatoms
to quantum optics such as single-photon generation and single-photon
subtraction.
- Abstract（参考訳）: 高励起原子(ライドバーグ原子とも呼ばれる)に基づく量子光学は、数光子レベルで光を操作する強力なプラットフォームとして自身を固めた。
ライドバーグの封鎖は、個々のライドバーグ原子間の強い相互作用から生じ、大きな原子のアンサンブルを単一の2レベルエミッター(いわゆるライドバーグ超原子)に総じて類似した系にすることができる。
この人工エミッタの駆動フォトニックモードへの結合は、ライドバーグ相互作用によって総じて強化され、自由空間における最小フォトニックレベルでの強いコヒーレント結合を可能にする。
これを通じて実現可能な精巧な制御レベルは、量子コンピューティングと情報処理の応用において、すでにその有用性を実証している。
本稿では、ライドバーグ超原子と単一光モードの集団結合の導出を考察し、この自由空間構成とフォトニック導波路に結合した量子エミッタの導波路量子電磁力学系との類似性について論じる。
また、Rydberg超原子の単一光子生成や単光子サブトラクションなどの量子光学への応用についても概説した。
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