論文の概要: Suppressing the Motion of Rydberg Atoms in Inhomogeneous Electric Fields via Stark Echo

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.09759v1
• Date: Mon, 08 Jun 2026 17:19:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-09 14:42:07.589096
• Title: Suppressing the Motion of Rydberg Atoms in Inhomogeneous Electric Fields via Stark Echo
• Title（参考訳）: スタークエコーによる不均一電場におけるライドバーグ原子の運動抑制
• Authors: Dominik Jakab, Manuel Kaiser, Conny Glaser, David Petrosyan, József Fortágh, Andreas Günther,
• Abstract要約: ライドバーグ原子は強い電気双極子転移と調整可能なエネルギー準位を持つ。 表面から生じる不均一な成層電場は、位置依存のスターク力を引き起こすことができる。 飛行時間と分光法を用いてこれらの効果を実験的に検討した。
• 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: Rydberg atoms possess strong electric dipole transitions and tunable energy levels, making them promising candidates for microwave to optical conversion on integrated superconducting atom chips. Achieving strong coupling of the atoms to e.g. the microwave field of an on-chip resonator requires placing the atoms within tens of micrometers from the chip surface. However, inhomogeneous stray electric fields originating from the surface can induce position-dependent Stark forces, resulting in atomic motion and leading to time-dependent shifts of the Rydberg energy levels. We experimentally investigate these effects using time-of-flight and spectroscopic techniques, observing substantial level shifts and signal loss attributable to field-induced atomic motion. A theoretical model incorporating an exponentially decaying surface field with a superimposed bias accurately reproduces the observed dynamics. To mitigate the level shift, we introduce a Stark echo sequence that dynamically reverses the force. This approach suppresses the atomic motion and maintains the atomic resonance. The method relies solely on global field control and is compatible with atom-resonator coupling architectures, providing a robust strategy for preserving coherence of Rydberg atoms in inhomogeneous electric fields near surfaces.
• Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子は強い電気双極子転移と可変エネルギー準位を持ち、集積超伝導原子チップ上でマイクロ波から光への変換の候補となる。 オンチップ共振器のマイクロ波場などへの原子の強い結合を達成するためには、原子をチップ表面から数十マイクロメートル以内に配置する必要がある。 しかし、表面から生じる不均一な成層電場は、位置依存のスターク力を引き起こすことができ、原子運動を引き起こし、リドベルクのエネルギー準位の時間依存的なシフトをもたらす。 本研究では、時間飛行と分光技術を用いてこれらの効果を実験的に検討し、実測レベルシフトと磁場誘起原子運動に起因する信号損失を観察する。 指数関数的に減衰する表面場を重畳した理論モデルは、観測されたダイナミクスを正確に再現する。 レベルシフトを緩和するために、力の動的反転を行うスタークエコーシーケンスを導入する。 このアプローチは原子運動を抑制し、原子共鳴を維持する。 この方法は、大域的な電場制御にのみ依存しており、原子共振器結合アーキテクチャと互換性があり、表面近傍の不均一な電場におけるライドバーグ原子のコヒーレンスを維持するための堅牢な戦略を提供する。

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