論文の概要: Experimental Sensitivity Enhancement of a Quantum Rydberg Atom-Based RF Receiver with a Metamaterial GRIN Lens

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04298v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 22:22:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:45.904827
• Title: Experimental Sensitivity Enhancement of a Quantum Rydberg Atom-Based RF Receiver with a Metamaterial GRIN Lens
• Title（参考訳）: メタマテリアルGRINレンズを用いたRydberg原子系RF受信機の感度向上実験
• Authors: Anton Tishchenko, Demos Serghiou, Ashwin Thelappilly Joy, Paul Marsh, Paul Martin, Tim Brown, Gabriele Gradoni, Mohsen Khalily, Rahim Tafazolli,
• Abstract要約: 勾配屈折率(GRIN)ルネブルク型メタマテリアルレンズと結合した原子系Rydberg電波周波数(RF)受信機 セシウム蒸気中の電磁誘導透過(EIT)効果を解析することにより、2.2GHzのGRINレンズと3.6GHzの遠視野励起下での受信機性能を比較した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.141557778235525
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We experimentally demonstrate enhanced sensitivity of an atom-based Rydberg radio frequency (RF) receiver integrated with a gradient refractive index (GRIN) Luneburg-type metamaterial lens. By analyzing the electromagnetically induced transparency (EIT) effect in Cesium vapor, we compare receiver performance with and without the GRIN lens under a 2.2~GHz and a 3.6~GHz far-field excitation. Our measurements reveal a significant amplification of the EIT transparency window when the lens is introduced, consistent with the theoretical prediction that the local E-field enhancement at the vapor cell reduces the minimum detectable electric field and increases the signal-to-noise ratio (SNR) of the Rydberg RF receiver. This experimental validation highlights the potential of metamaterial-assisted quantum sensing to overcome the inherent bandwidth and sensitivity limitations of bare Rydberg receivers for a variety of applications, such as electromagnetic compatibility (EMC) testing, quantum radar, and wireless communications.
• Abstract（参考訳）: グラディエント屈折率(GRIN)ルネブルク型メタマテリアルレンズと一体化した原子ベースの高周波受信機(RF)の感度向上を実験的に実証した。 セシウム蒸気中の電磁誘導透過(EIT)効果を解析することにより、2.2〜GHzのGRINレンズと3.6〜GHzの遠視野励起下での受信機性能を比較した。 この測定結果から, レンズ導入時のEIT透過窓の顕著な増幅が明らかとなり, 気相セルでの局所電界拡大は最小検出可能電界を減少させ, ライドバーグRF受信機の信号対雑音比(SNR)を増大させるという理論的予測と一致した。 この実験的検証は、電磁互換性試験(EMC)、量子レーダー、無線通信など、様々な用途において、素のRydberg受信機固有の帯域幅と感度制限を克服するメタマテリアルアシスト量子センシングの可能性を強調している。

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