論文の概要: Single-atom trapping in the evanescent field of an integrated photonic resonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.09532v1
• Date: Sun, 10 May 2026 13:34:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-12 23:28:50.298989
• Title: Single-atom trapping in the evanescent field of an integrated photonic resonator
• Title（参考訳）: 集積フォトニック共振器のエバネッセント場における単原子トラップ
• Abstract要約: 集積化ケイ素-窒化物マイクロリング共振器のエバネッセント場における1つの超低温ルビジウム原子の効率的なトラップ法を示す。 結果は、スケーラブルな量子フォトニック回路のためのCMOS互換チップベースの原子光子インタフェースの可能性を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Strong atom-photon interactions on scalable photonic platforms hold significant potential for both atomic and photonic quantum information platforms. In particular, trapping of a single atom on a planar photonic integrated resonator at the subwavelength distances required for strong coupling to the guided modes has remained an outstanding challenge. Here we demonstrate efficient trapping of a single ultracold rubidium atom within the evanescent field of an integrated silicon-nitride microring resonator, at distances of 150-200 nm from the chip surface. Efficient, single-stroke loading process is achieved using an evanescent-field mechanism related to Sisyphus cooling, in which a single scattering event dissipates the atom's kinetic energy and transfers it into a near-surface trap. We observe logarithmic scaling of trapping durations spanning from sub-millisecond timescales up to 1 second, without continuous cooling. The trapped atom couples efficiently to the resonator, enabling on-chip photon collection, photon antibunching, and Purcell-enhanced spontaneous emission with single-atom cooperativity exceeding unity. Our results establish the potential of CMOS-compatible chip-based atom-photon interfaces for scalable quantum photonic circuits.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルなフォトニックプラットフォーム上での強い原子-光子相互作用は、原子とフォトニックの両方の量子情報プラットフォームに大きな可能性を秘めている。 特に、誘導モードへの強い結合に必要なサブ波長距離における平面フォトニック集積共振器上の単一原子のトラップは、依然として顕著な課題である。 ここでは, 集積化窒化ケイ素マイクロリング共振器のエバネッセント場において, チップ表面から150-200nmの距離で, 単一の超低温ルビジウム原子を効率的にトラップすることを示した。 効率的な単ストロークローディングプロセスは、シシフス冷却に関連するエバネッセント場機構を用いて達成され、単一の散乱事象が原子の運動エネルギーを散逸させ、準表面トラップに転送する。 連続冷却なしで,ミリ秒以下の時間スケールから最大1秒までのトラップ期間の対数スケーリングを観測した。 捕捉された原子は共振器に効率よく結合し、オンチップ光子収集、光子アンチバンチング、および単原子協調性を超えたパーセルの自然放出を可能にする。 本研究は、CMOS互換チップベースの量子フォトニック回路のための原子フォトトンインタフェースの可能性を確立するものである。

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