論文の概要: Collective vacuum-Rabi splitting with an atomic spin wave coupled to a cavity mode

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.22354v1
• Date: Fri, 28 Mar 2025 11:50:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-31 15:28:59.122454
• Title: Collective vacuum-Rabi splitting with an atomic spin wave coupled to a cavity mode
• Title（参考訳）: 空洞モードに結合した原子スピン波による集団真空・ラビ分裂
• Authors: Félix Hoffet, Alexey Vylegzhanin, Emanuele Distante, Lukas Heller, Síle Nic Chormaic, Hugues de Riedmatten,
• Abstract要約: 冷間87mathrmRb=原子アンサンブルにおけるラマン散乱による非古典的集団スピン励起の強い結合について検討した。 我々は、量子領域において、キャビティ内スピン波と1光子変換効率を最大$chi=0.75 pm 0.02$と報告する。 この研究により、空洞強化されたスピン波の読み出しの理解が深まり、その可能性も深まる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: A promising platform for quantum information research relies on cavity coupled atomic spin-waves, enabling efficient operations such as quantum memories, quantum light generation and entanglement distribution. In this work, we study the strong coupling between non-classical collective spin excitations generated by Raman scattering in a cold $^{87}\mathrm{Rb}$ atomic ensemble, and a single cavity mode. We report on an intracavity spin wave to single photon conversion efficiency of up to $\chi=0.75 \pm 0.02$ in the quantum domain, as evidenced by a violation of the Cauchy-Schwarz inequality. Our work establishes a relationship between the retrieval of an atomic spin wave in the non-classical regime and the vacuum-Rabi splitting. We show that this relationship emerges within the efficiency spectrum, and we finally provide the optimal operational conditions to achieve the maximum intrinsic retrieval efficiency. Our data is well reproduced by simulations based on optical Bloch equations. This work deepens the understanding of cavity-enhanced spin wave readout and its potential applications.
• Abstract（参考訳）: 量子情報研究のための有望なプラットフォームは空洞結合原子スピン波に依存し、量子メモリ、量子光発生、絡み合い分布などの効率的な操作を可能にする。 本研究では,ラーマン散乱によって生じる非古典的集団スピン励起と,コールド$^{87}\mathrm{Rb}$アトミックアンサンブルと単一キャビティモードとの強い結合について検討する。 我々は、コーシー=シュワルツの不等式に反する証拠として、量子領域で最大$\chi=0.75 \pm 0.02$の単一光子変換効率に対するキャビティ内スピン波について報告する。 我々の研究は、非古典的状態における原子スピン波の回収と真空-ラビ分裂の関係を確立する。 我々は,この関係が効率スペクトル内に現れることを示すとともに,本質的検索効率を最大化するための最適操作条件を最終的に提供する。 我々のデータは、光学的ブロッホ方程式に基づくシミュレーションによってよく再現されている。 この研究により、空洞強化されたスピン波の読み出しの理解が深まり、その可能性も深まる。

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