論文の概要: Interfacing Rydberg atoms with a chip-based superconducting microwave resonator using an ac Stark shifted single-photon transition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20292v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 22:00:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-29 18:12:01.837964
• Title: Interfacing Rydberg atoms with a chip-based superconducting microwave resonator using an ac Stark shifted single-photon transition
• Title（参考訳）: acスタークシフト単一光子遷移を用いたチップベース超伝導マイクロ波共振器を用いたライドバーグ原子の対向化
• Authors: L. L. Brown, I. K. Bhangoo, S. D. Hogan,
• Abstract要約: 1s50のヘリウム原子は、チップベースの超伝導コプラナー導波路マイクロ波共振器の2pitimes11.721$ GHz第2高調波モードと共鳴結合している。 結果は、このRydberg-atom-superconducting-circuitインターフェースの運用に向けた重要なステップである。
• 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: Helium atoms in the 1s50s $^3$S$_1$ Rydberg level have been resonantly coupled to the $2\pi\times11.721$ GHz second harmonic mode of a chip-based superconducting coplanar waveguide microwave resonator. To achieve this, the single-photon electric-dipole-allowed 1s50s $^3$S$_1\rightarrow$ 1s50p $^3$P$_J$ transition was tuned into resonance with the resonator mode through the ac Stark shift induced by a second strong $2\pi\times3.350$ GHz microwave dressing field. The effects of this dressing field, and residual uncanceled dc electric fields at the location of the atoms close to the superconducting chip surface were interpreted with support from Floquet calculations of the energy level structure of the Rydberg states. To observe appreciable population transfer in the $1~\mu$s atom-resonator interaction time using this transition, which had an electric dipole moment of $1500 e a_0$, pulsed microwave fields were injected into the resonator. From the photon occupation number in the resonator mode under these conditions, the single-photon Rabi frequency associated with the coupling of the atoms to the resonator was estimated to be $\sim2\pi\times100$ Hz. These results represent an important step toward operation of this Rydberg-atom-superconducting-circuit interface in the single-photon strong coupling regime.
• Abstract（参考訳）: 1s50s$^3$S$_1$Rydbergレベルにあるヘリウム原子は、2.pi\times 11.721$ GHzの超伝導コプラナー導波管マイクロ波共振器の第二高調波モードと共鳴結合している。 これを実現するため、シングルフォトンの電気双極子付き1s50s$^3$S$_1\rightarrow$1s50p$^3$P$_J$トランジションは、第2の強い2.pi\times3.350$GHzマイクロ波ドレッシングフィールドによって誘導されるアクスタークシフトによって共振器モードと共振するように調整された。 このドレッシング場と超伝導チップ表面近傍の原子の位置にある残基のdc電場は、リドベルク状態のエネルギー準位構造のフロケ計算から支持されて解釈された。 電子双極子モーメントが1,500 e a_0$のこの遷移を用いた1〜\mu$s原子-共振器相互作用時間における有意な人口移動を観測するために、パルスマイクロ波場を共振器に注入した。 これらの条件下での共振器モードにおける光子占有数から、原子と共振器とのカップリングに関連する単一光子ラビ周波数は$\sim2\pi\times 100$ Hzと推定された。 これらの結果は、単光子強結合系におけるこのRydberg-atom-superconducting-circuit 界面の操作に向けた重要なステップである。

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