論文の概要: Reactive near-field subwavelength microwave imaging with a non-invasive Rydberg probe
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19116v1
- Date: Mon, 22 Dec 2025 07:38:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.660719
- Title: Reactive near-field subwavelength microwave imaging with a non-invasive Rydberg probe
- Title（参考訳）: 非侵襲Rydbergプローブを用いた近接場サブ波長マイクロ波能動イメージング
- Authors: Chaoyang Hu, Mingyong Jing, Zongkai Liu, Shaoxin Yuan, Bin Wu, Yan Peng, Tingting Li, Wenguang Yang, Junyao Xie, Hao Zhang, Liantuan Xiao, Suotang Jia, Linjie Zhang,
- Abstract要約: 非侵襲マイクロ波場イメージングは、航空宇宙工学、バイオメディカルイメージング、集積回路診断などの分野において不可欠である。
ここでは、初めて、Rydberg原子の量子非破壊特性を用いたマイクロ波場の反応場近波サブ波長イメージングを実演する。
プローブは、アンボルドマス$/56$の撮像分解能を達成し、測定された磁場分布は、ユニティに近づく構造的類似性を持つフルウェーブシミュレーションと一致する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.240896658398354
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Non-invasive microwave field imaging--accurately mapping field distributions without perturbing them--is essential in areas such as aerospace engineering, biomedical imaging and integrated-circuit diagnostics. Conventional metal probes, however, inevitably perturb reactive near fields: they act as strong scatterers that drive induced currents and secondary radiation, remap evanescent components and thereby degrade both accuracy and spatial resolution, particularly in the reactive near-field regime that is most relevant to these applications. Here we demonstrate, to our knowledge for the first time, reactive near-field subwavelength imaging of microwave fields using the quantum non-demolition properties of Rydberg atoms, realized with a compact, non-invasive single-ended fibre-integrated Rydberg probe engineered to minimize field disturbance. The probe achieves an imaging resolution of {\unboldmath$λ/56$}, and the measured field distributions agree with full-wave simulations with structural similarity approaching unity, confirming both its subwavelength spatial resolution and its genuinely non-invasive character compared with conventional metal-based probes. Because the atomic sensor is intrinsically isotropic, the same device can faithfully image multi-dimensional field structures without orientation-dependent calibration. Our results therefore establish a general, non-invasive route to high-accuracy, subwavelength reactive near-field microwave imaging, with particular promise for applications such as chip-defect detection and integrated-circuit diagnostics, where even small perturbations by the probe can mask the underlying physics of interest.
- Abstract（参考訳）: 非侵襲マイクロ波場イメージング - 乱れなく正確に磁場分布をマッピングする - 航空宇宙工学、バイオメディカルイメージング、集積回路診断などの分野に不可欠である。
誘導電流と二次放射を駆動する強い散乱体として作用し、エバネッセンス成分を再マップし、その結果、特にこれらの応用に最も関係のある反応性近距離場状態において、精度と空間分解能の両方を低下させる。
ここでは、初めて、Rydberg原子の量子的非破壊特性を用いたマイクロ波場の反応性近接場サブ波長イメージングを実演し、電界乱を最小限に抑えるために、コンパクトで非侵襲的な単層繊維集積型Rydbergプローブで実現した。
測定されたフィールド分布は、単体に近づく構造的類似性を持つフルウェーブシミュレーションと一致し、そのサブウェーブ長空間分解能と、従来の金属ベースのプローブと比較して真に非侵襲的な特性の両方を確認する。
原子センサーは本質的に等方性であるため、向きに依存しないキャリブレーションなしに多次元の磁場構造を忠実に画像化することができる。
この結果から, チップ欠陥検出や集積回路診断などの応用が期待でき, プローブによる小さな摂動でさえも, 基礎となる物理を隠蔽できる。
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