論文の概要: Spin-exchange interactions between circular Rydberg atoms over long times
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.37766v2
- Date: Wed, 30 Sep 2026 05:53:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-01 18:57:26.327466
- Title: Spin-exchange interactions between circular Rydberg atoms over long times
- Title（参考訳）: 長い時間における円Rydberg原子間のスピン交換相互作用
- Abstract要約: 2つのスピン1/2間のスピン交換相互作用を,60s以上,40回のスピン振動周期で観測した。
これらの前例のない時間スケールにより、弱い原子トラップが崩壊とスピン交換振動コントラストの復活を記録できる。
この研究は、強い相互作用を持つ多体系の長期量子シミュレーションへの直接的な経路を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Arrays of neutral atoms excited to Rydberg levels have emerged as one of the most promising platforms for quantum computation and simulation. With the hope to outperform classical devices, the number of atoms has been increased by orders of magnitude. However, the interaction time, i.e., the maximum accumulated time during which an atom interacts with its neighbours, has been limited to a few microseconds only. This restrains the number of gates per atom or prevents the simulation of long-time dynamics of quantum many-body systems. Here, we observe the spin-exchange interaction between two spin 1/2s encoded in laser-trapped circular Rydberg atoms over more than $60μs$ and 40 spin-oscillation periods, improving the state of the art by an order of magnitude. These unprecedented timescales allow us to record for weak atomic trapping a collapse and revival of the spin-exchange oscillation contrast induced by spin-motion coupling. Our results constitute the first observation of this coupling with laser-trapped Rydberg atoms. To counteract its detrimental effect for quantum simulation, we demonstrate a novel dynamical decoupling method that prevents the collapse of the spin oscillations. This method exploits the advantages of our recently developed hybrid platform that enables the measurement and the optical manipulation of long-lived circular Rydberg atoms with auxiliary Rydberg atoms. This work opens a direct route to long-duration quantum simulation of strongly-interacting many-body systems.
- Abstract（参考訳）: ライドバーグ準位に励起された中性原子の配列は、量子計算とシミュレーションの最も有望な基盤の1つである。
古典的な装置を上回りたいという願望により、原子の数は桁違いに増加した。
しかし、原子が隣人と相互作用する最大蓄積時間である相互作用時間は、数マイクロ秒に制限されている。
これは原子当たりのゲートの数を抑制するか、量子多体系の長時間のダイナミクスのシミュレーションを防ぐ。
ここでは、60μs以上と40以上のスピンオシレーション期間にわたって、レーザートリップされた円形リドバーグ原子で符号化された2つのスピン1/2間のスピン交換相互作用を観察し、その精度を桁違いに向上させる。
これらの前例のない時間スケールにより、スピン-運動結合によって引き起こされるスピン交換振動コントラストの崩壊と再生を弱くトラップする記録ができる。
この結果は、レーザートリップされたリドバーグ原子との結合を初めて観測した結果である。
量子シミュレーションにおいて, スピン振動の崩壊を防止する新しい動的デカップリング法を実証した。
本手法は, 長寿命の環状リドベルク原子と補助リドベルク原子の光学的操作を可能にするハイブリッドプラットフォームの利点を生かしたものである。
この研究は、強い相互作用を持つ多体系の長期量子シミュレーションへの直接的な経路を開く。
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