論文の概要: Surface charges in a Rydberg atom-nanowaveguide hybrid quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.00513v1
- Date: Wed, 01 Jul 2026 06:48:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-02 19:56:07.765791
- Title: Surface charges in a Rydberg atom-nanowaveguide hybrid quantum system
- Title（参考訳）: Rydberg原子-ナノ導波路ハイブリッド量子系における表面電荷
- Abstract要約: Rydberg原子とナノフォトニクスデバイスに基づくハイブリッド量子プラットフォームは、スケーラブルな量子ネットワークと統合量子技術への有望なルートを提供する。
レーザ冷却した87ドルRb原子の光ナノファイバーのエバネッセント場によるリドバーグ励起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://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Hybrid quantum platforms based on highly excited Rydberg atoms coupled to nanophotonics devices offer a promising route toward scalable quantum networks and integrated quantum technologies. However, the close proximity of Rydberg atoms to dielectric nanostructures makes these systems particularly susceptible to uncontrolled surface electric fields that can lead to a degradation of the excitation process. Here, we experimentally investigate Rydberg excitation of laser-cooled $^{87}$Rb atoms via the evanescent field of an optical nanofiber in the presence of fiber-guided red- and blue-detuned light fields as used to trap ground state atoms in fiber-based dipole traps. We observe a time evolution of the Rydberg excitation spectrum when both the dipole trapping fields are on and the additional spectral features that appear can be suppressed by applying an external oscillating electric field to the system, strongly indicating that surface charge accumulation is responsible for the observed spectral feature. The experimental results are reproduced qualitatively by a model that incorporates DC energy level shifts arising from electric fields generated by charges deposited on the nanofiber surface. We identify Rydberg-ground state collisional ionization, which is enhanced by the dipole trapping fields, as the dominant mechanism for charge generation. These results provide new insight into charge dynamics at dielectric nanophotonic interfaces and establish practical guidelines for mitigating surface charge-induced electric fields in fiber-integrated Rydberg quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 高励起のRydberg原子をナノフォトニクスデバイスに結合したハイブリッド量子プラットフォームは、スケーラブルな量子ネットワークと統合量子技術への有望な経路を提供する。
しかし、リドベルク原子と誘電体ナノ構造との近接は、これらの系を特に非制御表面電場の影響を受けやすくし、励起過程の劣化を引き起こす。
本稿では,光ナノファイバーのエバネッセント場を経由し,レーザー冷却した$^{87}$Rb原子のリドベルク励起を光導電性赤と青の配光場の存在下で実験的に検討した。
我々は,両双極子トラップ場がオンであったり,外部振動電場をシステムに印加して出現する余分なスペクトル特性が抑制されたりすると,リドバーグ励起スペクトルの時間的進化を観察し,表面電荷蓄積が観測されたスペクトル特徴に寄与していることを強く示唆する。
実験結果は、ナノファイバー表面に堆積した電荷によって生じる電場から生じる直流エネルギー準位シフトを組み込んだモデルにより定性的に再現される。
我々は、ダイポールトラップ場によって強化されたライドバーグ基底状態衝突イオン化を、電荷発生の主要なメカニズムとして同定する。
これらの結果は誘電体ナノフォトニクス界面における電荷ダイナミクスの新たな洞察を与え、ファイバ積分リドバーグ量子系における表面電荷誘起電場を緩和するための実用的なガイドラインを確立する。
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