論文の概要: Microwave spectroscopy and multi-channel quantum defect analysis of ytterbium Rydberg states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.11487v1
- Date: Tue, 15 Jul 2025 16:59:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-16 19:46:03.198076
- Title: Microwave spectroscopy and multi-channel quantum defect analysis of ytterbium Rydberg states
- Title（参考訳）: Yytterbium Rydberg状態のマイクロ波分光と多チャンネル量子欠陥解析
- Authors: Rin Kuroda, Vernon M. Hughes, Martin Poitrinal, Michael Peper, Jeff D. Thompson,
- Abstract要約: 単発励起6snell$Rydberg状態の高分解能マイクロ波分光法とマルチチャネル量子欠陥理論(MQDT)をモデル化する。
我々の測定では、奇数のRydberg状態の$p$-$f$混合は$71$Ybである。
これらの結果はイッテルビウム原子を用いた高忠実エンタングリングゲートの設計に重要なインプットを与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The complex Rydberg structure of ytterbium atoms is shaped by multiple low-lying ion-core-excited states and strong channel interactions, which presents both opportunities and challenges for quantum information processing and precision metrology. In this work, we extend high-resolution microwave spectroscopy and multichannel quantum defect theory (MQDT) modeling of singly excited $6sn\ell$ Rydberg states in $^{174}$Yb and $^{171}$Yb to include the $\ell = 3$ ($f$) and $\ell = 4$ ($g$) series. Our measurements reveal $p$-$f$ mixing in odd-parity Rydberg states of $^{171}$Yb, which we incorporate by combined MQDT models for $6snp$ and $6snf$ series. Additionally, we observe that for $\ell = 4$ the spin-orbit interaction dominates over the exchange interaction, such that the $6sng$ states are more accurately described in a $jj$-coupled basis. We validate our models by comparing the predicted Land\'e $g$-factors and static dipole polarizabilities with experimental measurements, finding excellent agreement. These results provide important input for designing high-fidelity entangling gates with ytterbium atoms.
- Abstract（参考訳）: イッテルビウム原子の複雑なリドベルク構造は、複数の低濃度イオンコア励起状態と強いチャネル相互作用によって形成され、量子情報処理と精密メトロジーの機会と課題の両方が提示される。
本研究では、高分解能マイクロ波分光法とMQDT法を拡張し、$^{174}$Yb と $^{171}$Yb の単調励起 6sn\ell$Rydberg 状態のモデリングを行い、$\ell = 3$ (f$) および $\ell = 4$ (g$) 系列を含む。
我々の測定では、奇数のRydbergステートが$^{171}$Ybの$p$-$f$を混合していることが示され、MQDTモデルを6snp$と6snf$シリーズで組み合わせて組み込んだ。
さらに、$\ell = 4$の場合、スピン軌道相互作用は交換相互作用よりも支配的であり、6sng$状態は$j$結合基底でより正確に記述される。
予測されたLand\'e $g$-factorsと静的双極子偏光率を実験結果と比較し,良好な一致を見出す。
これらの結果はイッテルビウム原子を用いた高忠実エンタングリングゲートの設計に重要なインプットを与える。
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