論文の概要: Trapped atoms and superradiance on an integrated nanophotonic microring circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.14318v2
• Date: Fri, 21 Jun 2024 14:47:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-24 20:08:09.358486
• Title: Trapped atoms and superradiance on an integrated nanophotonic microring circuit
• Title（参考訳）: 集積ナノフォトニックマイクロリング回路におけるトラップ原子と超輝度
• Authors: Xinchao Zhou, Hikaru Tamura, Tzu-Han Chang, Chen-Lung Hung,
• Abstract要約: ナノフォトニックデバイスを内蔵した対面型コールド原子は、工学的な原子-光相互作用のための新しいパラダイムを提供する可能性がある。 ナノフォトニックマイクロリング回路上に最大70個の原子のアンサンブルを光マイクロトラップに直接ロードする実験を行った。 我々の技術は、様々な量子応用のためにナノフォトニック回路上の大量の冷媒原子をトラップするために拡張することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Interfacing cold atoms with integrated nanophotonic devices could offer new paradigms for engineering atom-light interactions and provide a potentially scalable route for quantum sensing, metrology, and quantum information processing. However, it remains a challenging task to efficiently trap a large ensemble of cold atoms on an integrated nanophotonic circuit. Here, we demonstrate direct loading of an ensemble of up to 70 atoms into an optical microtrap on a nanophotonic microring circuit. Efficient trap loading is achieved by employing degenerate Raman-sideband cooling in the microtrap, where a built-in spin-motion coupling arises directly from the vector light shift of the evanescent field potential on a microring. Atoms are cooled into the trap via optical pumping with a single free space beam. We have achieved a trap lifetime approaching 700ms under continuous cooling. We show that the trapped atoms display large cooperative coupling and superradiant decay into a whispering-gallery mode of the microring resonator, holding promise for explorations of new collective effects. Our technique can be extended to trapping a large ensemble of cold atoms on nanophotonic circuits for various quantum applications.
• Abstract（参考訳）: ナノフォトニックデバイスを内蔵した対面型コールド原子は、原子と光の相互作用をエンジニアリングするための新しいパラダイムを提供し、量子センシング、気象学、量子情報処理のための潜在的にスケーラブルな経路を提供する。 しかし、集積ナノフォトニクス回路上で、大量の冷えた原子を効率的にトラップすることは、依然として難しい課題である。 ここでは、最大70個の原子のアンサンブルをナノフォトニックマイクロリング回路上で光学マイクロトラップに直接ロードする様子を実演する。 マイクロトラップにおいて、マイクロリング上のエバネッセント場電位のベクトル光シフトから直接、内蔵されたスピンモーションカップリングが発生するように、退化ラマンサイドバンド冷却を用いることにより、効率的なトラップローディングを実現する。 原子は1つの自由空間ビームで光ポンピングによってトラップに冷却される。 我々は, 連続冷却下で700msに接近するトラップ寿命を達成した。 マイクロリング共振器の共振モードにおいて, 捕捉された原子は大きな協調結合と超ラジカル崩壊を示し, 新たな集団効果の探索を約束する。 我々の技術は、様々な量子応用のためにナノフォトニック回路上の大量の冷媒原子をトラップするために拡張することができる。

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