論文の概要: Topological Quantum Transducers in a Hybrid Rydberg Atom System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.15439v1
- Date: Wed, 19 Nov 2025 13:56:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-20 15:51:28.82748
- Title: Topological Quantum Transducers in a Hybrid Rydberg Atom System
- Title（参考訳）: ハイブリッドRydberg原子系のトポロジカル量子トランスデューサ
- Authors: Pei-Yao Song, Jin-Lei Wu, Weibin Li, Shi-Lei Su,
- Abstract要約: 本稿では,Rydberg原子空洞における単一光子レベルでのマイクロ波-光変換のためのトポロジカルトランスポートプラットフォームを提案する。
この設定はハイブリッド二重モードのJaynes-Cummings (JC) 構成を利用しており、マイクロ波共振器はライドバーグ原子アンサンブルによって媒介される光学キャビティを結合する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.04332978465593
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a topological transport platform for microwave-to-optical conversion at the single-photon level in a Rydberg atom-cavity setting. This setting leverages a hybrid dual-mode Jaynes-Cummings (JC) configuration, where a microwave resonator couples an optical cavity mediated by a Rydberg atom ensemble. Our scheme uniquely enables the formation of Fock-state lattices (FSLs), where photon hopping rates depend on photon numbers in individual sites. We identify an inherent zero-energy mode corresponding to the dark state of the dual-mode JC model. This enables to build a high-efficiency single-photon transducer, which realizes topologically protected photon transport between the microwave and optical modes. Crucially, we show analytically that the FSL features continuous variations of the winding number. Our work establishes a robust mechanism for efficient quantum transduction in synthetic dimensions and opens avenues for exploring topological physics with continuous winding numbers in the atom-cavity system.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,Rydberg原子空洞における単一光子レベルでのマイクロ波-光変換のためのトポロジカルトランスポートプラットフォームを提案する。
この設定はハイブリッド二重モードのJaynes-Cummings (JC) 構成を利用しており、マイクロ波共振器はライドバーグ原子アンサンブルによって媒介される光学キャビティを結合する。
提案手法により,フォック状態格子(FSL)の形成が一意的に可能となり,光子ホッピング速度は個々の部位の光子数に依存する。
デュアルモードJCモデルの暗黒状態に対応する固有ゼロエネルギーモードを同定する。
これにより、マイクロ波と光モードの間の位相的に保護された光子輸送を実現する、高効率な単一光子トランスデューサを構築することができる。
重要なことは、FSLは巻線数の連続的な変動を特徴とすることを示している。
我々の研究は、合成次元における効率的な量子トランスダクションのためのロバストなメカニズムを確立し、原子空洞系における連続巻数を持つトポロジカル物理学を探索するための道を開く。
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