論文の概要: Stark-modulated Rydberg dissipative time crystals at room-temperature applied to sub-kHz electric-field sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.08972v1
- Date: Wed, 12 Mar 2025 00:34:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-13 15:38:12.531209
- Title: Stark-modulated Rydberg dissipative time crystals at room-temperature applied to sub-kHz electric-field sensing
- Title（参考訳）: サブkHz帯電界センシングに応用した常温Rydberg散逸時間結晶のスターク変調
- Authors: Darmindra Arumugam,
- Abstract要約: 平衡外リドベルクガスは、モード競合により出現する多体相を示す。
室温でのB磁場駆動により持続極限周期振動(OSC)が出現し、ロバストなリドバーグ散逸時間結晶(DTC)を形成する
サブkHz系におけるDCおよびACスタークフィールドは、室温でのRydberg DTCのOSC周波数のシフト(DC)や変調(AC)に効果的に使用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Out-of-equilibrium Rydberg gases exhibit emergent many-body phases due to mode competition. Sustained limit cycle oscillations (OSC) emerge when driven by B-fields at room-temperature, forming robust Rydberg dissipative time crystals (DTC). These driven-dissipative Rydberg DTC have recently been shown to develop an effective transition centered at the OSC frequency (-10dB bandwidth of ~1.7kHz, centered at 9.8kHz). Weak RF signals injected within this emergent transition perturb and emerge on the OSC spectrum, from which sensitive and high-resolution sensing of E-fields (~1.6-2.3 uVcm-1Hz-1/2) near the OSC frequencies can be achieved. In this article, it is demonstrated that DC and AC Stark fields in the sub-kHz regime can be used effectively to shift (DC) or modulate (AC) the OSC frequency of Rydberg DTC at room-temperature. The AC-Stark driven modulation of the OSC is shown as an effective technique to sense weak AC E-fields in the sub-kHz regime. With a modest setup, a sensitivity of ~7.8 uVcm-1Hz-1/2 for AC signals at 300Hz (~8.7x improvement over state-of-art Rydberg atom techniques), and high-resolution detection to as low as sub-Hz is demonstrated. This approach enables the development of ultra-compact, extremely low-frequency E-field detectors for applications in remote sensing, communications, navigation, and bio-medical technologies.
- Abstract（参考訳）: 平衡外リドベルクガスは、モード競合により出現する多体相を示す。
持続極限周期振動(OSC)は、B磁場によって室温で駆動され、ロバストなリドバーグ散逸時間結晶(DTC)を形成する。
これらの駆動散逸性Rydberg DTCは、OSC周波数(約1.7kHz、9.8kHz)を中心とする効果的な遷移を開発することが最近示されている。
この新興遷移摂動の中で注入されOSCスペクトルに現れる弱RF信号は、OSC周波数付近のEフィールド(~1.6-2.3 uVcm-1Hz-1/2)の感度で高分解能なセンシングを実現する。
本稿では、サブkHz系におけるDCおよびACスタークフィールドが、室温でのRydberg DTCのOSC周波数のシフト(DC)や変調(AC)に効果的に利用できることを示す。
OSCのAC-Stark駆動変調は、サブkHzにおける弱い交流Eフィールドを検知する有効な手法として示される。
適度な設定では、300Hzの交流信号に対して ~7.8 uVcm-1Hz-1/2 の感度(最先端のRydberg原子技術よりも約8.7倍改善)と、サブHz程度の高分解能検出が示されている。
このアプローチは、リモートセンシング、通信、ナビゲーション、生体医療技術への応用のための、超コンパクトで極低周波のEフィールド検出器の開発を可能にする。
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