論文の概要: A cavity array microscope for parallel single-atom interfacing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.10919v1
- Date: Thu, 12 Jun 2025 17:32:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 15:37:22.870258
- Title: A cavity array microscope for parallel single-atom interfacing
- Title（参考訳）: パラレル単一原子対面用空洞アレイ顕微鏡
- Authors: Adam L. Shaw, Anna Soper, Danial Shadmany, Aishwarya Kumar, Lukas Palm, Da-Yeon Koh, Vassilios Kaxiras, Lavanya Taneja, Matt Jaffe, David I. Schuster, Jonathan Simon,
- Abstract要約: 本研究では,各原子がそれぞれの空洞に強く結合する実験プラットフォームである空洞アレイ顕微鏡を紹介する。
均一な原子空洞結合を実現し、ミリ秒の時間スケールで高速で非破壊的で並列な読み出しを示す。
我々の研究は多孔質QEDの体制を解き、原子配列による大規模量子ネットワークの未探索のフロンティアを開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15239947016578353
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Neutral atom arrays and optical cavity QED systems have developed in parallel as central pillars of modern experimental quantum science. While each platform has demonstrated exceptional capabilities-such as high-fidelity quantum logic in atom arrays, and strong light-matter coupling in cavities-their combination holds promise for realizing fast and non-destructive atom measurement, building large-scale quantum networks, and engineering hybrid atom-photon Hamiltonians. However, to date, experiments integrating the two platforms have been limited to interfacing the entire atom array with one global cavity mode, a configuration that constrains addressability, parallelism, and scalability. Here we introduce the cavity array microscope, an experimental platform where each individual atom is strongly coupled to its own individual cavity across a two-dimensional array of over 40 modes. Our approach requires no nanophotonic elements, and instead uses a new free-space cavity geometry with intra-cavity lenses to realize above-unity peak cooperativity with micron-scale mode waists and spacings, compatible with typical atom array length scales while keeping atoms far from dielectric surfaces. We achieve homogeneous atom-cavity coupling, and show fast, non-destructive, parallel readout on millisecond timescales, including cavity-resolved readout into a fiber array as a proof-of-principle for future networking applications. This platform is species-agnostic and scalable, and we expect key metrics to further improve in a next-generation realization anticipated to be compatible with glass-cell-based experiments. Our work unlocks, for the first time, the regime of many-cavity QED, and opens an unexplored frontier of large-scale quantum networking with atom arrays.
- Abstract（参考訳）: ニュートラル原子配列と光学キャビティQEDシステムは、現代の実験量子科学の中心柱として並列に開発された。
各プラットフォームは、原子配列における高忠実な量子論理や、キャビティにおける強い光-物質結合のような例外的な能力を示してきたが、その組み合わせは、高速で非破壊的な原子測定の実現、大規模量子ネットワークの構築、ハイブリッド原子-光子ハミルトン多様体の工学を約束する。
しかし、これまで2つのプラットフォームを統合する実験は、アドレス可能性、並列性、スケーラビリティを制限した1つの大域キャビティモードで、原子配列全体と対面することに限定されてきた。
ここでは、各原子が40以上のモードの2次元配列にまたがって、それぞれの個々の空洞に強く結合する実験プラットフォームである空洞アレイ顕微鏡を紹介する。
我々のアプローチではナノフォトニック素子は必要とせず、代わりにキャビティ内レンズを用いた新しい自由空間空洞幾何学を用いて、誘電体表面から原子を遠ざけつつ、典型的な原子配列長スケールと互換性のある、ミクロンスケールのモードウエストとスペーシングによる超均一ピーク協調性を実現する。
均一な原子空洞結合を実現し、ミリ秒の時間スケールで高速で非破壊的で並列な読み出しを示す。
このプラットフォームは種に依存しないスケーラブルで、ガラス細胞ベースの実験と互換性があると予想される次世代の実現において、重要な指標がさらに改善されることを期待しています。
我々の研究は、初めて多くのキャビティQEDの体制を解き放ち、原子配列による大規模量子ネットワークの未探索のフロンティアを開く。
関連論文リスト
- Cavity Quantum Electrodynamics with Atom Arrays in Free Space [0.3277163122167433]
キャビティ量子電磁力学(キャビティQED)は、単一光子レベルでの光-物質相互作用の制御を可能にする。
自由空間に閉じ込められた原子に基づく空洞QEDアーキテクチャを提案する。
本稿では,従来の空洞QEDパラメータを用いて,原子の2次元配列を記述できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-23T18:01:27Z) - Strong interactions between integrated microresonators and alkali atomic vapors: towards single-atom, single-photon operation [2.7170666557133454]
単一光子演算は量子ゲートとソースに必要である。
低温原子、量子ドット、結晶中の色中心は、単一の光子操作を示す系の一つである。
この問題に対する解決策は、光と光の相互作用が強化され、操作量が少なくなるナノフォトニックキャビティにある。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-05T19:33:33Z) - Modeling Non-Covalent Interatomic Interactions on a Photonic Quantum
Computer [50.24983453990065]
我々は、cQDOモデルがフォトニック量子コンピュータ上でのシミュレーションに自然に役立っていることを示す。
我々は、XanaduのStrawberry Fieldsフォトニクスライブラリを利用して、二原子系の結合エネルギー曲線を計算する。
興味深いことに、2つの結合したボソニックQDOは安定な結合を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-14T14:44:12Z) - A Quantum Repeater Platform based on Single SiV$^-$ Centers in Diamond
with Cavity-Assisted, All-Optical Spin Access and Fast Coherent Driving [45.82374977939355]
量子鍵分布は、量子力学の原理に基づくセキュアな通信を可能にする。
量子リピータは大規模量子ネットワークを確立するために必要である。
量子リピータのための効率的なスピン光子インタフェースを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-28T14:33:24Z) - Functional building blocks for scalable multipartite entanglement in
optical lattices [7.362583014963337]
我々は、量子ガス顕微鏡を組み込んだ原子を中程度に分離し、単一原子の操作を行う量子ゲート層を実装するための新しいアーキテクチャを開発した。
我々はベル対を1次元の10原子鎖と2次元の2時間4$原子のプラケットに接続することで、スケーラブルな多粒子絡み合わせのための機能的ビルディングブロックを作成し、検証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-06T14:06:46Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z) - A dual-element, two-dimensional atom array with continuous-mode
operation [0.3262230127283452]
ルビジウム原子とセシウム原子を個別に制御した2元原子アレイを導入する。
以上の結果から, 量子非破壊測定や量子誤り補正など, アンシラ支援型量子プロトコルの導出が可能となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-11T18:00:17Z) - Multidimensional cluster states using a single spin-photon interface
coupled strongly to an intrinsic nuclear register [48.7576911714538]
フォトニッククラスター状態は、測定ベースの量子コンピューティングと損失耐性量子通信のための強力なリソースである。
核レジスタに強く結合した1つの効率的なスピン光子インタフェースを用いた多次元格子クラスター状態の生成を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-26T14:41:01Z) - Hybrid quantum photonics based on artificial atoms placed inside one
hole of a photonic crystal cavity [47.187609203210705]
一次元で自由なSi$_3$N$_4$ベースのフォトニック結晶キャビティ内にSiV$-$含ナノダイアモンドを含むハイブリッド量子フォトニクスを示す。
結果として生じる光子フラックスは、自由空間に比べて14倍以上増加する。
結果は、ナノダイアモンドのSiV$-$-中心を持つハイブリッド量子フォトニクスに基づいて量子ネットワークノードを実現するための重要なステップである。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-21T17:22:25Z) - Theory of cavity QED with 2D atomic arrays [0.0]
我々は、光学キャビティに配置された2次元の原子配列を扱うための量子光学式を開発する。
抑制された減衰は, キャビティ内に置かれた原子-アレイ膜の最適パラメータのスケーリングに有効であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-02T23:01:07Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。