論文の概要: Fast single-atom preparation in optical tweezers via Rydberg blockade
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.03922v1
- Date: Tue, 02 Jun 2026 17:13:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-03 22:00:05.20716
- Title: Fast single-atom preparation in optical tweezers via Rydberg blockade
- Title（参考訳）: Rydberg遮断による光ツイーザの高速単一原子生成
- Authors: Yiyi Li, Vernon M. Hughes, Michael Peper, Yicheng Bao, Chenyuan Li, Sanzhar Bissenali, Jeff D. Thompson,
- Abstract要約: 本研究では,マイクロ秒の時間スケールにおいて,マルチ占有型ツイーザから1つの原子を選択的に除去する手法を提案し,実証する。
基底状態からの2光子リドバーグ励起により、ツイーザーの58.2(2)%に単一原子を保持しながら、多原子の確率を64.8ドルsで1%に下げる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6889859055900734
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Continuously replenished optical tweezer arrays will unlock unlimited-depth quantum circuits with neutral atom qubits. A key bottleneck limiting the cycle time of these systems is removing atoms from tweezers initially loaded with more than one atom. In the conventional technique of light-assisted collisions, slow collisional dynamics limit the timescale for removing excess atoms to several milliseconds. Here, we propose and demonstrate a scheme for selectively removing one atom at a time from multiply occupied tweezers on a microsecond timescale, using intra-tweezer Rydberg blockade and autoionization. We demonstrate the protocol in $^{171}$Yb in two complementary regimes. With two-photon Rydberg excitation from the ground state, we reduce multi-atom probability to 1% in 64.8 $μ$s, while retaining single atoms in 58.2(2)% of the tweezers, which is comparable to the filling fraction achieved with light-assisted collisions under the same experimental conditions, but over two orders of magnitude faster. With single-photon excitation from the metastable state $^3P_0$, reduced single-atom loss enables a higher filling fraction of 74.8(3)%, at the cost of additional temporal overhead to prepare the atoms in $^3P_0$. The final filling fraction is limited by an unexplained two-body loss mechanism, which, if solved, could enable fast, quasi-deterministic loading.
- Abstract（参考訳）: 連続的に補充された光ツイーザーアレイは、中立原子量子ビットを持つ無限深の量子回路をアンロックする。
これらのシステムのサイクル時間を制限する重要なボトルネックは、最初は複数の原子を積んだツイーザーから原子を取り除くことである。
光アシスト衝突の従来の手法では、遅い衝突ダイナミクスは余剰原子を数ミリ秒に除去する時間スケールを制限する。
そこで本研究では, ツイーザー内Rydbergブロックとオートイオン化を用いて, マイクロ秒の時間スケールで乗算されたツイーザーから, 一度に1つの原子を選択的に除去する手法を提案し, 実証する。
我々はこのプロトコルを2つの補体系で$^{171}$Ybで実証する。
基底状態からの2光子Rydberg励起により、マルチ原子の確率は64.8$μ$sで1%まで減少し、ツイーザーの58.2(2)%に単一の原子を保持する。
準安定状態の$^3P_0$からの単光子励起により、還元された単原子損失は74.8(3)%の高い充填率を可能にし、さらに時間的オーバーヘッドを犠牲にして、$^3P_0$の原子を調製する。
最終充填率は、説明のつかない2体損失機構によって制限され、解決すれば、高速な準決定的負荷を可能にすることができる。
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