論文の概要: Hybrid Six-Level Rydberg Atomic Quantum Receiver for Multi-Band RF Communication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.12106v1
• Date: Mon, 13 Apr 2026 22:26:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-15 19:11:32.146076
• Title: Hybrid Six-Level Rydberg Atomic Quantum Receiver for Multi-Band RF Communication
• Title（参考訳）: マルチバンドRF通信用ハイブリッド6レベルRydberg原子量子受信器
• Authors: Lahiru Shyamal, Harini Hapuarachchi, Saman Atapattu, Jared H. Cole,
• Abstract要約: 6レベルハイブリッドRydberg原子量子レシーバ(H-RAQR)アーキテクチャを提案する。 プローブコヒーレンスに対する定常解析式が導出され、入射RF場と光プローブ透過との直接的関係が確立される。 シミュレーションにより,提案手法は同一の6レベルシステム内で4つの同時RFチャネルを実現することができることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5222399302081153
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Rydberg atomic receivers have recently emerged as a promising platform for radio-frequency (RF) sensing and reception due to their intrinsic broadband response and calibration-free operation. Most existing receivers rely on four-level ladder-type electromagnetically induced transparency (EIT) schemes, which limit the number of simultaneously accessible RF transitions within a given atomic manifold. In this paper, a six-level hybrid Rydberg atomic quantum receiver (H-RAQR) architecture is proposed that combines cascaded and parallel RF coupling pathways to enable simultaneous multi-band RF reception within a single vapor-cell platform. A physically consistent system and electromagnetic coupling model is developed, and a steady-state analytical expression for the probe coherence is derived, establishing a direct relationship between the incident RF fields and the optical probe transmission. The analytical model is validated through numerical simulations of the Lindblad master equation with realistic relaxation and detuning parameters. Using the resulting communication signal representation, the achievable ergodic sum-rate performance of the receiver is evaluated. Numerical results demonstrate that the proposed hybrid architecture enables four simultaneous RF channels within the same six-level system and achieves higher throughput than conventional cascade Rydberg state (CRS) and parallel Rydberg state (PRS) receivers. These results demonstrate the potential of hybrid Rydberg receiver architectures for scalable multi-channel RF sensing and communication systems.
• Abstract（参考訳）: 近年、Rydberg原子受信機は、固有のブロードバンド応答とキャリブレーションフリー操作により、無線周波数(RF)検知と受信のための有望なプラットフォームとして登場した。 既存の受信機の多くは、与えられた原子多様体内で同時にアクセス可能なRF遷移の数を制限する4レベルはしご型電磁誘導透過(EIT)方式に依存している。 本稿では,6レベルハイブリッドRydberg原子量子レシーバ(H-RAQR)アーキテクチャを提案する。 物理的に一貫したシステムと電磁結合モデルを開発し、プローブコヒーレンスに対する定常解析式を導出し、入射RF場と光プローブ透過との直接的関係を確立する。 解析モデルは、現実的な緩和と変形パラメータを持つリンドブラッドマスター方程式の数値シミュレーションによって検証される。 得られた通信信号表現を用いて、受信機の達成可能なエルゴード和率性能を評価する。 数値計算により,提案手法は同一の6レベルシステム内で4つの同時RFチャネルを実現し,従来のカスケードRydberg状態(CRS)および並列Rydberg状態(PRS)受信機よりも高いスループットを実現する。 これらの結果は、スケーラブルなマルチチャネルRFセンシングおよび通信システムのためのハイブリッドRydberg受信アーキテクチャの可能性を示している。

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