論文の概要: A superconducting on-chip microwave cavity for tunable hybrid systems with optically trapped Rydberg atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.23269v1
- Date: Wed, 30 Oct 2024 17:52:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-31 14:26:29.870919
- Title: A superconducting on-chip microwave cavity for tunable hybrid systems with optically trapped Rydberg atoms
- Title（参考訳）: 光に閉じ込められたRydberg原子を持つチューナブルハイブリッドシステムのための超伝導オンチップマイクロ波空洞
- Authors: Benedikt Wilde, Manuel Kaiser, Malte Reinschmidt, Andreas Günther, Dieter Koelle, Jószef Fortágh, Reinhold Kleiner, Daniel Bothner,
- Abstract要約: ハイブリッド量子システムは、量子情報科学と量子センシングの課題に対処するための、非常に有望なプラットフォームである。
ここでは、希釈冷凍機における超伝導オンチップマイクロ波回路と、光学的に閉じ込められた超低温原子からなるハイブリッドシステムに向けて研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Hybrid quantum systems are highly promising platforms for addressing important challenges of quantum information science and quantum sensing. Their implementation, however, is technologically non-trivial, since each component typically has unique experimental requirements. Here, we work towards a hybrid system consisting of a superconducting on-chip microwave circuit in a dilution refrigerator and optically trapped ultra-cold atoms. Specifically, we focus on the design optimization of a suitable superconducting chip and on the corresponding challenges and limitations. We unfold detailed microwave-cavity engineering strategies for maximized and tunable coupling rates to atomic Rydberg-Rydberg transitions in $\mathrm{^{87}Rb}$ atoms while respecting the boundary conditions due to the presence of a laser beam near the surface of the chip. Finally, we present an experimental implementation of the superconducting microwave chip and discuss the cavity characteristics as a function of temperature and applied dc voltage. Our results illuminate the required consideration aspects for a flexible, tunable superconductor-atom hybrid system, and lay the groundwork for realizing this exciting platform in a dilution refrigerator with vacuum Rabi frequencies approaching the strong-coupling regime.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子システムは、量子情報科学と量子センシングの重要な課題に対処するための、非常に有望なプラットフォームである。
しかしながら、それらの実装は技術的には非自明である。
ここでは、希釈冷凍機における超伝導オンチップマイクロ波回路と、光学的に閉じ込められた超低温原子からなるハイブリッドシステムに向けて研究する。
具体的には、適切な超伝導チップの設計最適化と、対応する課題と限界に焦点を当てる。
我々は、チップ表面近傍にレーザービームが存在することによる境界条件を尊重しつつ、$\mathrm{^{87}Rb}$原子中のRydberg-Rydberg遷移の最大および可変結合率の詳細なマイクロ波キャビティ工学戦略を展開した。
最後に,超伝導マイクロ波チップの実験的検討を行い,温度と印加dc電圧の関数としてのキャビティ特性について考察する。
本研究は, 超伝導-原子ハイブリッドシステムにおいて必要となる考慮事項を照らし, 強結合状態に近づく真空Rabi周波数の希釈冷凍機において, このエキサイティングなプラットフォームを実現するための基礎研究を行った。
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