論文の概要: Controlling Rydberg atom-polariton interactions: from exceptional points to fast readout

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.06345v1
• Date: Fri, 09 Jan 2026 22:55:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-13 19:08:00.761475
• Title: Controlling Rydberg atom-polariton interactions: from exceptional points to fast readout
• Title（参考訳）: ライドバーグ原子-偏光子相互作用の制御-例外点から高速読み出しまで
• Authors: Tamara Šumarac, Emily H. Qiu, Shai Tsesses, Peiran Niu, Adrian J. Menssen, Wenchao Xu, Valentin Walther, Uroš Delić, Soonwon Choi, Mikhail D. Lukin, Vladan Vuletić,
• Abstract要約: ライドバーグ原子は、原子雲で伝播する光子と結合すると、単一光子レベルでの光非線形性を促進する。 我々は、原子アンサンブル中のRydberg偏光子と隣り合う1つのRydberg原子との相互作用を実験的に探索した。 非線形フォトニックネットワークにおける応用の実証実験について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.1168748596419915
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Rydberg atoms represent a platform underpinning many recent developments in quantum computation, simulation, sensing, and metrology. They further facilitate optical nonlinearity at the single-photon level when coupled to photons propagating in atomic clouds, which form collective atomic excitations called Rydberg polaritons, strongly interacting with each other. Here, we experimentally explore interactions between a Rydberg polariton in an atomic ensemble and a single, adjacent, Rydberg atom. We discover three different regimes of quantum dynamics corresponding to polariton blockade, coherent exchange, and probabilistic hopping, which are defined by their distinct transmission characteristics, with a transition through an exceptional point occurring between blockade and coherent exchange. We investigate the applications of such interactions for fast, non-destructive detection of Rydberg atoms and present proof-of-principle demonstrations for their potential application in nonlinear photonic networks.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子は、量子計算、シミュレーション、センシング、気象学における最近の多くの発展を支えるプラットフォームである。 さらに、原子雲に伝播する光子と結合すると、単光子レベルでの光非線形性が促進され、リドベルク偏光子と呼ばれる集団原子励起が互いに強く相互作用する。 ここでは、原子アンサンブル中のリドベルク偏光子と隣り合う1つのリドベルク原子との相互作用を実験的に探索する。 我々は、偏光子遮断、コヒーレント交換、確率ホッピングに対応する3つの異なる量子力学系を発見した。 このような相互作用の高速で非破壊的なライドバーグ原子の検出への応用と非線形フォトニックネットワークへの応用の可能性を示す実証実験について検討する。

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