論文の概要: Controlling Atom Array in an Ultra-high-cooperativity Optical Cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04090v1
- Date: Sun, 05 Jul 2026 03:05:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.827413
- Title: Controlling Atom Array in an Ultra-high-cooperativity Optical Cavity
- Title（参考訳）: 超高協力性光キャビティにおける原子アレイの制御
- Authors: Jilai Ye, Zhihao Chi, Ye Tian, Shuyao Mei, Xiaoyu Li, Wenjun Zhang, Yajuan Zhao, Jiazhong Hu, Wenlan Chen,
- Abstract要約: ミリスケールのFabry-Pérotキャビティと一体化した原子アレイを構築した。
閉じ込められた原子の原子キャビティ透過スペクトルは、効果的な分光的協調性をもたらす。
キャビティモードの反極に最大16個の個別に閉じ込められた原子を同時結合させることを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.15579601464299
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Neutral-atom array and cavity quantum electrodynamics offer complementary strengths for quantum science: scalable, reconfigurable qubit architectures and strong coherent light-matter coupling. Combining them in a single platform requires an optical cavity with simultaneously high cooperativity, sufficient mode volume to accommodate atom array, and ample side optical access for atom trapping, imaging, cooling, and rearrangement, a combination that is challenging to achieve. Here we realize an atomic array integrated with a millimeter-scale Fabry--Pérot cavity whose optically-characterized single-atom cooperativity reaches $η_{\mathrm{cav}}=125\pm13$. Atom-cavity transmission spectra of trapped atoms yield an effective spectroscopic cooperativity $η_{\mathrm{spec}}=112.3\pm3.3$, providing an in-situ verification of strong coupling in the integrated platform, and we demonstrate simultaneous coupling of up to 16 individually trapped atoms to the antinode of the cavity mode. The key technical advance is a two-step mirror-fabrication method combining precision mechanical shaping and carbon-dioxide laser polishing, which produces concave fused-silica mirrors with sub-millimeter radii of curvature and residual roughness below 2 Å. Our results establish a regime of cavity-integrated atomic array that simultaneously provides high cooperativity, large mode volume, and flexible manipulation of individual atoms, opening opportunities for cavity-assisted quantum state readout and long-range entanglement-engineering in atom-array platforms.
- Abstract（参考訳）: 中性原子配列と空洞量子力学は、スケーラブルで再構成可能な量子ビットアーキテクチャと強いコヒーレントな光-物質結合という、量子科学の補完的な強みを提供する。
単一のプラットフォームに組み合わせるには、同時に高い協調性、原子配列を収容するための十分なモードボリューム、原子トラップ、撮像、冷却、再配置のための十分な側光学アクセスを必要とする。
ここでは、光学的特性を持つ単一原子協調度が$η_{\mathrm{cav}}=125\pm13$に達するようなミリスケールのFabry-Pérotキャビティに統合された原子配列を実現する。
閉じ込められた原子の原子キャビティ透過スペクトルは、有効分光共役性$η_{\mathrm{spec}}=112.3\pm3.3$となり、統合されたプラットフォームにおける強い結合をその場で検証し、キャビティモードの反ノードに最大16個の個別に閉じ込められた原子の同時結合を実証する。
重要な技術的進歩は、精密なメカニカルシェイピングと二酸化炭素レーザー研磨を組み合わせた2段階のミラー・ファブリケーション法である。
本研究は,高協調性,大モード体積,フレキシブルな個々の原子の操作,キャビティアシスト型量子状態読み出し,原子アレイプラットフォームにおける長距離エンタングルメントエンジニアリングの機会を同時に提供するキャビティ集積原子配列の体系を確立する。
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