論文の概要: Continuously tunable single-photon level nonlinearity with Rydberg state wave-function engineering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04525v1
- Date: Thu, 04 Dec 2025 07:17:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-05 21:11:46.041005
- Title: Continuously tunable single-photon level nonlinearity with Rydberg state wave-function engineering
- Title（参考訳）: Rydberg状態波動関数工学を用いた連続可変単一光子レベル非線形性
- Authors: Biao Xu, Gen-Sheng Ye, Yue Chang, Tao Shi, Lin Li,
- Abstract要約: 連続的に調整可能な単光子レベル非線形性(英語版)の能力を示し、Rydberg相互作用を2桁の精度で制御することで実現した。
最初の応用として、我々のプロトコルは、低層リドベルク状態における単一光子の合成を最大40倍の速さで高速化できることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.686033658889038
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Extending optical nonlinearity into the extremely weak light regime is at the heart of quantum optics, since it enables the efficient generation of photonic entanglement and implementation of photonic quantum logic gate. Here, we demonstrate the capability for continuously tunable single-photon level nonlinearity, enabled by precise control of Rydberg interaction over two orders of magnitude, through the use of microwave-assisted wave-function engineering. To characterize this nonlinearity, light storage and retrieval protocol utilizing Rydberg electromagnetically induced transparency is employed, and the quantum statistics of the retrieved photons are analyzed. As a first application, we demonstrate our protocol can speed up the preparation of single photons in low-lying Rydberg states by a factor of up to ~ 40. Our work holds the potential to accelerate quantum operations and to improve the circuit depth and connectivity in Rydberg systems, representing a crucial step towards scalable quantum information processing with Rydberg atoms.
- Abstract（参考訳）: 非常に弱い光状態への光非線形性の拡張は、フォトニック量子論理ゲートの効率的な生成と実装を可能にするため、量子光学の中心にある。
本稿では、マイクロ波アシスト波動関数工学を用いて、Rydberg相互作用を2桁の精度で正確に制御することで、連続的に調整可能な単光子レベルの非線形性を実証する。
この非線形性を特徴付けるために、Rydberg電磁誘導透過性を利用した光蓄積・検索プロトコルを用い、得られた光子の量子統計を解析する。
第1の応用として、我々のプロトコルは、ライドベルクの低層状態における単一光子の合成を最大40倍の速さで高速化できることを示した。
我々の研究は、Rydbergシステムにおける量子演算を加速し、回路深度と接続性を改善する可能性を秘めており、Rydberg原子によるスケーラブルな量子情報処理への重要なステップである。
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