論文の概要: Minimally Destructive Fast Imaging of Single Atoms in an Optical Tweezer Array with Coherent Excitation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.24175v1
• Date: Fri, 22 May 2026 19:53:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-26 19:50:17.664135
• Title: Minimally Destructive Fast Imaging of Single Atoms in an Optical Tweezer Array with Coherent Excitation
• Title（参考訳）: コヒーレント励起光ツイーザアレイにおける単一原子の最小破壊高速イメージング
• Authors: Rei Yokoyama, Takumi Kashimoto, Kosuke Shibata, Yuki Kawamura, Toshi Kusano, Chih-Han Yeh, Reiji Asano, Yuma Nakamura, Tetsushi Takano, Yosuke Takasu, Yoshiro Takahashi,
• Abstract要約: 対向伝播方向からのπパルスを交互に印加した原子のコヒーレント励起による最小破壊単原子イメージングを提案する。 99.89(5) %,生存確率98.80(44) %で17.6マイクロ秒で高速で低損失の単原子イメージングを実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3182204845791219
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Ultracold neutral atoms in an optical lattice and an optical tweezer array offer highly-controllable quantum many-body systems, utilized for various quantum science and technology such as quantum computing, quantum metrology, and quantum simulation. By combining high-fidelity imaging of individual atoms, one can further enhance the capability of such experimental platforms as quantum gas microscopes, tweezer clocks, and tweezer-array-based quantum computers. In this work, we propose a minimally destructive single-atom imaging by deterministic coherent excitation of atoms with alternately applied pi-pulses from counter-propagating directions, mitigating the fundamental heating effect associated with the stochastic absorption process. Using ytterbium-174 atoms trapped in an optical tweezer array, we experimentally demonstrate fast and low-loss single-atom imaging with a discrimination fidelity of 99.89(5) % and a survival probability of 98.80(44) % in 17.6 microseconds. Importantly, our scheme exhibits the lower heating rate, about half of that of the former scheme utilizing the incoherent excitation. This fast and minimally destructive imaging scheme is beneficial for relaxing the requirement on the trap depth, thereby enabling scalable atom imaging across a wide range of quantum science platforms.
• Abstract（参考訳）: 光格子と光ツイーザーアレイの超低温中性原子は、高制御可能な量子多体システムを提供し、量子コンピューティング、量子メートル法、量子シミュレーションなどの様々な量子科学や技術に利用されている。 個々の原子の高忠実性イメージングを組み合わせることで、量子ガス顕微鏡、ツイーザークロック、ツイーザーアレイベースの量子コンピュータなどの実験プラットフォームの性能をさらに向上させることができる。 本研究では, 対向伝播方向からのπパルスを交互に印加した原子の定性的コヒーレント励起による最小破壊単原子イメージングを提案し, 確率吸収過程に関連する基本的な加熱効果を緩和する。 光学式ツイーザーアレイに閉じ込められたイッテルビウム-174原子を用いて、高速かつ低損失の単一原子イメージングを実験的に実証し、識別精度99.89(5) %、生存確率98.80(44) %を17.6マイクロ秒で実証した。 重要なことに,本手法は不整合励起を利用した以前の方式の約半分の低い加熱率を示す。 この高速で最小限の破壊的なイメージング手法は、トラップ深さの要求を緩和することで、幅広い量子科学プラットフォームにわたるスケーラブルな原子イメージングを可能にする。

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