論文の概要: A Photonic Crystal Receiver for Rydberg Atom-Based Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19994v1
• Date: Fri, 25 Oct 2024 22:37:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-29 12:20:37.242133
• Title: A Photonic Crystal Receiver for Rydberg Atom-Based Sensing
• Title（参考訳）: ライドバーグ原子センシング用フォトニック結晶受信器
• Authors: Hadi Amarloo, Mohammad Noaman, Su-Peng Yu, Donald Booth, Somayeh Mirzaee, Rajesh Pandiyan, Florian Christaller, James P. Shaffer,
• Abstract要約: ライドバーグ原子をベースとしたセンサーは、レーザーにdressした原子を用いて電波電磁場を検出し測定する。 最も優れた無線周波数センサは、感度に関して、いまだにライドバーグ原子ベースのセンサーを上回っている。 我々は、Rydberg原子をベースとしたセンサ蒸気セルに統合された受動全誘電増幅器を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6183462687577213
• License:
• Abstract: Rydberg atom-based sensors use atoms dressed by lasers to detect and measure radio frequency electromagnetic fields. The absorptive properties of the atomic gas, configured as a Rydberg atom-based sensor, change in the presence of a radio frequency electromagnetic field. While these sensors are reasonably sensitive, the best conventional radio frequency sensors still outperform Rydberg atom-based sensors with respect to sensitivity. One approach to increase the sensitivity of Rydberg atom-based sensors is to engineer the vapor cell that contains the atomic gas. In this work, we introduce a passive, all-dielectric amplifier integrated into a Rydberg atom-based sensor vapor cell. The vapor cell is a combination of a slot waveguide and a photonic crystal. The structural features of the vapor cell yield a power amplification of ~24 dB. The radio frequency electromagnetic field is coupled adiabatically into the slot waveguide and slowed to increase the interaction between the radio frequency field and the atoms to effectively amplify the incoming signal, i.e., increase the Rabi frequency on the radio frequency transition. The work shows the utility of vapor cell engineering for atom-based quantum technologies and paves the way for other such devices.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子をベースとしたセンサーは、レーザーにdressした原子を用いて電波電磁場を検出し測定する。 ライドバーグ原子ベースのセンサとして構成された原子ガスの吸収特性は、高周波電磁場の存在によって変化する。 これらのセンサーは合理的に感度が高いが、従来の無線周波数センサーは感度に関しても、Rydberg原子ベースのセンサーを上回っている。 ライドバーグ原子ベースのセンサーの感度を高める1つのアプローチは、原子ガスを含む蒸気セルを設計することである。 本研究では,Rydberg原子を用いたセンサ気相セルに全誘電体増幅器を組み込んだ受動型全誘電体増幅器を提案する。 気相セルは、スロット導波路とフォトニック結晶との組み合わせである。 気相セルの構造的特徴は、電力増幅が約24dBである。 無線周波数電磁界はスロット導波路に断熱的に結合され、無線周波数場と原子間の相互作用を増大させ、受信信号、すなわち、無線周波数遷移におけるラビ周波数を効果的に増幅する。 この研究は、原子ベースの量子技術のための蒸気セル工学の実用性を示し、他のデバイスへの道を開いた。

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