論文の概要: Long-lived giant circular Rydberg atoms at room temperature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.27471v1
- Date: Fri, 31 Oct 2025 13:45:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-03 17:52:16.113002
- Title: Long-lived giant circular Rydberg atoms at room temperature
- Title（参考訳）: 室温における長寿命巨大リドバーグ原子
- Authors: Einius Pultinevicius, Aaron Götzelmann, Fabian Thielemann, Christian Hölzl, Florian Meinert,
- Abstract要約: ライドバーグの低角運動量状態は、量子コンピューティング、シミュレーション、中性原子によるセンシングにおける最近のブレークスルーの中心にある。
我々は10ミリ秒以上の寿命を持つ個別に閉じ込められた円形のリドベルク原子の観測を報告する。
我々の結果は、極端寿命と巨大リドベルク封鎖の組み合わせを利用した量子情報処理とセンシングの道を開いた。
- 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: Stability achieved by large angular momentum is ubiquitous in nature, with examples ranging from classical mechanics, over optics and chemistry, to nuclear physics. In atoms, angular momentum can protect excited electronic orbitals from decay due to selection rules. This manifests spectacularly in highly excited Rydberg states. Low angular momentum Rydberg states are at the heart of recent breakthroughs in quantum computing, simulation and sensing with neutral atoms. For these applications the lifetime of the Rydberg levels sets fundamental limits for gate fidelities, coherence times, or spectroscopic precision. The quest for longer Rydberg state lifetimes has motivated the generation, coherent control and trapping of circular Rydberg atoms, which are characterized by the maximally allowed electron orbital momentum and were key to Nobel prize-winning experiments with single atoms and photons. Here, we report the observation of individually trapped circular Rydberg atoms with lifetimes of more than 10 milliseconds, two orders of magnitude longer-lived than the established low angular momentum orbitals. This is achieved via Purcell suppression of blackbody modes at room temperature. We coherently control individual circular Rydberg levels at so far elusive principal quantum numbers of up to $n=103$, and observe tweezer trapping of the Rydberg atoms on the few hundred millisecond scale. Our results pave the way for quantum information processing and sensing utilizing the combination of extreme lifetimes and giant Rydberg blockade.
- Abstract（参考訳）: 大きな角運動量によって達成される安定性は、古典力学、光学、化学、原子核物理学など、自然界において普遍的である。
原子では、角運動量は選択規則による励起電子軌道の崩壊から保護することができる。
これは非常に興奮したライドベルクの言葉で顕著に表れている。
ライドバーグの低角運動量状態は、量子コンピューティング、シミュレーション、中性原子によるセンシングにおける最近のブレークスルーの中心にある。
これらの応用に対して、リドベルク準位の寿命は、門の忠実度、コヒーレンス時間、分光精度の基本的な限界を定める。
長いリドベルク状態寿命の探求は、最大の電子軌道運動量によって特徴づけられる円形のリドベルク原子の生成、コヒーレントな制御とトラップを動機付け、単一原子と光子によるノーベル賞受賞実験の鍵となった。
ここでは、10ミリ秒以上の寿命を持つ個々の閉じ込められた円形のリドベルク原子の観測を報告し、確立された低角運動量軌道よりも2桁長寿命である。
これは、室温でのブラックボディモードのパーセル抑制によって達成される。
我々は、これまでのところ最大$n=103$の溶出主量子数において、個々の円Rydbergレベルをコヒーレントに制御し、数百ミリ秒スケールでRydberg原子のツイーザートラップを観察する。
我々の結果は、極端寿命と巨大リドベルク封鎖の組み合わせを利用した量子情報処理とセンシングの道を開いた。
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