論文の概要: Electric-field metrology of a terahertz frequency comb using Rydberg atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20698v1
• Date: Thu, 28 Aug 2025 12:17:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-29 18:12:02.373272
• Title: Electric-field metrology of a terahertz frequency comb using Rydberg atoms
• Title（参考訳）: Rydberg原子を用いたテラヘルツ周波数コムの電場メトロジー
• Authors: Wiktor Krokosz, Jan Nowosielski, Bartosz Kasza, Sebastian Borówka, Mateusz Mazelanik, Wojciech Wasilewski, Michał Parniak,
• Abstract要約: 我々は、テラヘルツ周波数コムを検知・校正するために、Rydberg原子に基づく新しいタイプの単光子検出器を用いる。 周波数コムの単一モードで35.9 $mathrmfW cm-2 Hz-0.5$ (1.46 $mathrmfW Hz-0.5$) までの強度(パワー)感度を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Terahertz radiation finds an increasing number of applications, yet efficient generation and detection remain a challenge and an active area of research. In particular, the precise detection of weak and narrowband terahertz signals is notoriously difficult. Here, we employ a novel type of single-photon detector based on Rydberg atoms to both detect and calibrate a terahertz frequency comb over an octave-spanning range, yet with a MHz-level selectivity. We calibrate the intensity of the electric field of the comb against the fundamental atomic properties, while achieving the intensity (power) sensitivity down to 35.9 $\mathrm{fW\ cm^{-2}\ Hz^{-0.5}}$ (1.46 $\mathrm{fW\ Hz^{-0.5}}$) within a single mode of the frequency comb, all in a room-temperature operated setup. Our results elucidate the transition of terahertz frequency combs into the quantum regime, enabling high-precision and high-sensitivity spectroscopy. This breakthrough allows terahertz science to better leverage revolutionary techniques developed for optical frequency combs.
• Abstract（参考訳）: テラヘルツ放射線は応用が増えているが、効率的な生成と検出は依然として課題であり、研究の活発な領域である。 特に、弱帯域テラヘルツ信号と狭帯域テラヘルツ信号の正確な検出は、非常に難しい。 ここでは、Rydberg原子に基づく新しいタイプの単一光子検出器を用いて、オクターブ幅でテラヘルツ周波数コムを検出・校正するが、MHzレベルの選択性を持つ。 周波数コムの単一モードにおける強度(強度)を35.9 $\mathrm{fW\ cm^{-2}\ Hz^{-0.5}}$ (1.46 $\mathrm{fW\ Hz^{-0.5}}$)に低下させながら、基本原子特性に対してコムの電界の強度を校正する。 その結果,テラヘルツ周波数コムの量子状態への遷移が解明され,高精度かつ高感度な分光が可能となった。 このブレークスルーにより、テラヘルツ科学は光周波数コムのために開発された革新的技術を活用することができる。

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