論文の概要: Multiplexed storage and interaction of Rydberg spinwaves via the gradient echo memory protocol
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.22466v1
- Date: Fri, 24 Jul 2026 16:29:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-27 20:58:57.180556
- Title: Multiplexed storage and interaction of Rydberg spinwaves via the gradient echo memory protocol
- Title（参考訳）: 勾配エコーメモリプロトコルによるRydbergスピン波の多重記憶と相互作用
- Abstract要約: ライドバーグ励起は、量子情報処理、センシング、非線形量子光学のための制御可能な相互作用を提供する。
新たなタイプの多光子アドレッシングおよび対面方式により、ほぼゼロの運動量移動を持つRydberg励起を生成することができる。
これにより、マルチモード量子メモリにおける長期Rydbergスピン波の保存と操作が可能となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Collective Rydberg excitations offer strong and controllable interactions for quantum information processing, sensing, and nonlinear quantum optics, but their integration with temporally or spectrally multiplexed schemes, such as the Gradient Echo Memory (GEM) protocol, is hindered by rapid motional dephasing caused by the large spinwave wavevector. We demonstrate a new type of multi-photon addressing and interfacing scheme (with levels following the shape of the letter Ń) that allows us to generate collective Rydberg excitations with near-zero momentum transfer, extending the Rydberg spinwave lifetime almost tenfold. The scheme relies on two additional off-resonant driving fields arranged at a magic angle, forming a closed wavevector loop while remaining compatible with GEM-induced inhomogeneous broadening. This enables storage and manipulation of long-lived Rydberg spinwaves in a multimode quantum memory. Using microwave coupling between neighboring Rydberg states, we can control the attenuation between stored excitation modes by interaction-induced decay and demonstrate interaction-controlled diffraction of a retrieved optical signal. Our results reestablish compatibility between Rydberg excitations and GEM, providing a route toward multimode quantum memories with controllable long-range interactions and applications in quantum networking, sensing, and quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 集合Rydbergの励起は、量子情報処理、センシング、非線形量子光学のための強力で制御可能な相互作用を提供するが、グラディエントエコーメモリ(GEM)プロトコルのような時間的またはスペクトル的に多重化されたスキームとの統合は、大きなスピン波波ベクトルによって引き起こされる急激な運動劣化によって妨げられる。
我々は、Rydbergのスピン波寿命をほぼ10倍に拡張し、ほぼゼロの運動量移動を伴う集合的なRydberg励起を生成することができる、新しいタイプのマルチ光子アドレッシングおよび対面スキーム(文字aの形状に準ずるレベル)を実証する。
このスキームは、2つの非共鳴駆動場を魔法の角度で配置し、GEMによって誘導される不均一な拡張と互換性を維持しながら閉じたウェーブベクターループを形成する。
これにより、マルチモード量子メモリにおける長期Rydbergスピン波の保存と操作が可能となる。
隣り合うRydberg状態間のマイクロ波結合を用いて、相互作用誘起減衰により蓄積された励起モード間の減衰を制御し、得られた光信号の相互作用制御回折を示す。
我々の結果は、Rydbergの励起とGEMとの互換性を再確立し、制御可能な長距離相互作用を持つマルチモード量子メモリへの経路と量子ネットワーク、センシング、および量子情報処理への応用を提供する。
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