論文の概要: Continuous Quantum Aperture: Beamforming with a Single-Vapor-Cell Rydberg Receiver

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.09068v1
• Date: Fri, 10 Apr 2026 07:50:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-13 17:57:53.760867
• Title: Continuous Quantum Aperture: Beamforming with a Single-Vapor-Cell Rydberg Receiver
• Title（参考訳）: 連続量子開口:単気筒型Rydberg受信器を用いたビームフォーミング
• Authors: Mingyao Cui, Qunsong Zeng, Minze Chen, Yilin Wang, Zhiao Zhu, Tianqi Mao, Dezhi Zheng, Kaibin Huang, Jun Zhang,
• Abstract要約: 局所振動子場にdressしたリドバーグ原子蒸気セルは連続量子開口を構成する。 連続量子アパーチャの理論を確立し、局所オシレータ場を調整することで直接アパーチャ応答をプログラムできることを示す。 Rydberg原子受信機の試作実験では、実用的なビームパターンが開口サイズ、周波数帯域、局所オシレータ構成にまたがる理論的な予測と一致することが確認された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.515707196265815
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Beamforming is conventionally understood as a collective property of many discrete antenna elements in both communication and radar fields, which links angular selectivity to array size, element spacing, and band-specific hardware. Here we uncover a fundamentally different beamforming mechanism achieved by a Rydberg atomic receiver: a Rydberg-atom vapor cell dressed by a local-oscillator field constitutes a continuous quantum aperture. In this regime, spatially-varying quantum coherence across the aperture provides continuous amplitude-phase control, allowing a directional beam pattern to emerge from one sensing volume rather than from an engineered array. We establish the theory of continuous quantum aperture and show that tailoring the local-oscillator field can directly program the aperture response. This enables reconfigurable single-peak, multipeak, and multiband beamforming within a single vapor cell. Experiments on a Rydberg atomic receiver prototype verify that practical beam patterns agree with theoretical predictions across aperture sizes, frequency bands, and local-oscillator configurations. Leveraging this new beamforming mechanism, we further demonstrate interference mitigation, multiuser access, and multiband multiuser access with the single-vapor-cell platform. Our results identify the continuous quantum aperture as a new operating principle of Rydberg atomic receivers and establish single-vapor-cell beamforming as an integrated and reconfigurable platform for spatially selective electromagnetic reception.
• Abstract（参考訳）: ビームフォーミングは、従来の通信とレーダフィールドの両方において多くの離散アンテナ要素の集合特性として理解されており、角度選択率を配列サイズ、素子間隔、バンド固有のハードウェアにリンクしている。 ここでは、Rydberg原子受信機によって達成される基本的な異なるビーム形成機構を明らかにする: 局所振動子場にdressしたRydberg原子蒸気セルは、連続的な量子開口を構成する。 この状態において、開口を横断する空間的に変化する量子コヒーレンスにより、連続的な振幅位相制御が提供され、指向ビームパターンはエンジニアリングされたアレイからではなく、1つのセンシングボリュームから現れる。 連続量子アパーチャの理論を確立し、局所オシレータ場を調整することで直接アパーチャ応答をプログラムできることを示す。 これにより、単一蒸気セル内で再構成可能なシングルピーク、マルチピーク、マルチバンドビームフォーミングが可能となる。 Rydberg原子受信機の試作実験では、実用的なビームパターンが開口サイズ、周波数帯域、局所オシレータ構成の理論的予測と一致することが確認された。 この新しいビームフォーミング機構を活用することで、単一気相セルプラットフォームによる干渉緩和、マルチユーザアクセス、マルチバンドマルチユーザアクセスをさらに実証する。 本研究は, 連続量子開口をRydberg原子受信機の新しい動作原理として同定し, 空間選択的電磁受信のための集積化・再構成可能なプラットフォームとして単気セルビームフォーミングを確立した。

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