論文の概要: Improving Single Excitation Fidelity in Rydberg Superatoms for Efficient Single Photon Emission

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.18363v1
• Date: Fri, 20 Feb 2026 17:14:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-23 18:01:41.392857
• Title: Improving Single Excitation Fidelity in Rydberg Superatoms for Efficient Single Photon Emission
• Title（参考訳）: Rydberg超原子の単一励起忠実度向上による光子発光効率の向上
• Authors: Vidisha Aggarwal, Boxi Li, Eloisa Cuestas, Tommaso Calarco, Robert Zeier, Alexei Ourjoumtsev, Felix Motzoi,
• Abstract要約: 我々は、もともと超伝導量子ビットのために開発されたAdiabatic Gate法により導電性除去を行い、光パルスを形成する。 DRAGは従来の正弦二乗パルスよりも改善されている。 これらの結果は,高忠実度単一光子源におけるDRAGの有効性とクロスプラットフォーム適応性を示すものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14658400971135652
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Deterministic single photon emission from a Rydberg ensemble coupled to an optical cavity requires high-fidelity preparation of collective single excitations. In such a setup imperfect Rydberg blockade can lead to unwanted double excitations, which degrade photon indistinguishability. In this work we adapt the Derivative Removal by Adiabatic Gate (DRAG) technique, originally developed for superconducting qubits, to shape optical pulses that suppress double excitations in this atomic platform. By combining analytical modeling with numerical optimization, DRAG provides an improvement over conventional sine-squared pulses. Further optimization of pulse duration and atomic ensemble size identifies a parameter regime, distinct from that used in [Nature Photonics 17, 688 (2023)], that enhances the single excitation probability from the previous theoretical benchmark of 77% to 91.9%, approaching the fundamental limits set by decoherence in the system. Benchmarking against GRAPE (Gradient Ascent Pulse Engineering) confirms that DRAG operates close to the optimal control limit, while maintaining smooth, experimentally feasible pulse shapes. These results demonstrate the effectiveness and cross platform adaptability of DRAG for a high-fidelity single photon source.
• Abstract（参考訳）: ライドベルクのアンサンブルから光学キャビティに結合した決定論的単一光子放射は、集合的な単一励起を高忠実に準備する必要がある。 このようなセットアップの不完全なリドベルク封鎖は望ましくない二重励起を生じさせ、光子の不明瞭さを低下させる。 この研究は、もともと超伝導量子ビットのために開発されたアディアバティックゲート(DRAG)技術による導電性除去に適応し、この原子プラットフォームにおける二重励起を抑制する光パルスを形成する。 解析モデルと数値最適化を組み合わせることで、DRAGは従来の正弦二乗パルスよりも改善する。 パルス持続時間のさらなる最適化と原子アンサンブルサイズは、[Nature Photonics 17, 688 (2023)]で使われているパラメータ規則を識別する。 GRAPE (Gradient Ascent Pulse Engineering) に対するベンチマークでは、DRAGはスムーズで実験可能なパルス形状を維持しながら、最適制御限界に近く動作することを確認した。 これらの結果は,高忠実度単一光子源におけるDRAGの有効性とクロスプラットフォーム適応性を示すものである。

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