論文の概要: Single-atom resolved collective spectroscopy of a one-dimensional atomic array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02541v1
- Date: Tue, 03 Dec 2024 16:34:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:41:02.960274
- Title: Single-atom resolved collective spectroscopy of a one-dimensional atomic array
- Title（参考訳）: 一次元原子配列の単一原子分解集合分光
- Authors: Britton Hofer, Damien Bloch, Giulio Biagioni, Nathan Bonvalet, Antoine Browaeys, Igor Ferrier-Barbut,
- Abstract要約: 秩序化された原子配列は、ランダムな原子アンサンブルに比べて光応答が強化されている。
1つの結果は、素原子周波数に対する遷移の大きなシフトの存在である。
本稿では,30個のジスプロシウム原子の1次元配列の集合光学応答について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Ordered atomic arrays feature an enhanced collective optical response compared to random atomic ensembles due to constructive interference in resonant dipole-dipole interactions. One consequence is the existence of a large shift of the transition with respect to the bare atomic frequency. In the linear optics regime (low light intensity), one observes a spectroscopic shift of the Lorentzian atomic line often called the collective Lamb shift. For stronger driving, many excitations are present in the system rendering the calculation of this shift theoretically challenging, but its understanding is important for instance when performing Ramsey spectroscopy in optical clocks. Here we report on the study of the collective optical response of a one-dimensional array of 30 dysprosium atoms. We drive the atoms on the narrow intercombination transition isolating a 2-level system, and measure the atomic state with single-shot state readout using a broad transition. In the linear optics regime, we measure the shift of the resonance in steady state due to dipole interactions, and measure how this shift depends on the interatomic distance. We further resolve at the single atom level how the excitation is distributed over the array. Then, on the same transition we perform Ramsey spectroscopy \emph{i.\,e.}~away from the linear regime. We observe a time-dependent shift, that allows us to draw the connection between the collective Lamb shift observed in the linear optics regime and in the large-excitation case.
- Abstract（参考訳）: 秩序化された原子配列は、共鳴双極子-双極子相互作用における構成的干渉によるランダムな原子アンサンブルと比較して、拡張された集合光学応答を特徴とする。
1つの結果は、素原子周波数に対する遷移の大きなシフトの存在である。
線形光学系(低光度)では、ランブシフトと呼ばれるローレンツ原子線の分光シフトを観測する。
より強い駆動のためには、このシフトの計算を理論的に困難なものにするシステムに多くの励起が存在するが、その理解は例えば光時計でラムゼー分光を行う際に重要である。
本稿では,30個のジスプロシウム原子の1次元配列の集合光学応答について報告する。
我々は、2レベルの系を分離する狭い結合遷移の原子を駆動し、広い遷移を用いて単一ショット状態の読み出しで原子状態を測定する。
線形光学系では、双極子相互作用による共鳴の定常状態の変化を測定し、この変化が原子間距離に依存するかを測定する。
さらに1つの原子レベルでは、どのように励起が配列上に分散されるかが解明される。
そして、同じ遷移でラムゼー分光(英語版)(Ramsey spectroscopy) \emph{i} を実行する。
という。
a b c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c
我々は、線形光学系と大励起系で観測される集合ラムシフトの接続を描くことができる時間依存シフトを観察する。
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