里德里原子偶极阻塞效应的平均场的研究

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响.随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著.里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域.     

里德里原子偶极阻塞效应的平均场的研究

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响.随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著.里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域.     

里德里原子偶极阻塞效应的平均场的研究

利用平均场法计算了里德堡原子的偶极相互作用,分析了主量子数、拉比频率以及原子密度等对偶极阻塞效应的影响.随着主量子数以及原子密度的增大,原子间的相互作用增强,里德堡原子的偶极阻塞效应越明显;激光功率的增加,能提高里德堡原子的激发几率,但激发几率会趋于饱和,此时里德堡原子间的偶极阻塞效应最为显著.里德堡原子的偶极阻塞效应广泛应用于量子信息等领域.     

超冷里德堡原子的研究进展

超冷里德堡原子的Blockade效应对构建量子逻辑门以及量子信息存储的研究有重要意义。本文介绍了这方面的研究进展,主要包括:超冷里德堡原子之间长程Van de Waals相互作用和偶极-偶极相互作用的机理,由相互作用产生的Blockade效应,并阐述了利用单里德堡原子激发构建量子逻辑门的可能性。     

三体里德堡超级原子的关联动力学研究

因为寿命长,并且原子间相互作用容易操控,所以里德堡原子在量子信息与量子光学领域具有极大的吸引力.特别地,偶极阻塞效应成为执行很多量子信息处理任务的物理资源.本文基于严格的偶极阻塞效应,将捕获在三个磁光阱中的二能级里德堡原子系综看作超级原子,在此基础上研究原子数目可调控的三体里德堡超级原子的同相和反相动力学行为,同时实现W态和两种最大纠缠态的制备.本工作在量子操控和量子信息处理方面具有潜在的应用前景.     

里德堡分子物理的研究进展

里德堡原子是主量子数（n）很大的高激发态原子，由一个或者多个里德堡原子形成的里德堡分子具有大的尺寸，丰富的振转能级，永久的电偶极矩以及对外场非常敏感等特性，不仅包含了里德堡原子的奇异特性，而且在量子信息存储和量子模拟以及在医学中具有广泛的应用价值，引起了国内外学者的研究兴趣。根据束缚机制的不同，里德堡原子形成不同种类的里德堡分子，目前包括里德堡电子与基态原子低能电子散射形成的基态–里德堡分子、里德堡原子间电多极相互作用形成的里德堡–里德堡分子和离子与里德堡原子间电多极相互作用形成的离子–里德堡分子。本文综述了近年来双原子里德堡分子的研究进展，包含三类里德堡分子的形成机制、实验观测及其光谱特性等。     

里德堡(Rydberg)原子

“里德堡原子”在文献中出现,只是近四、五年的事。随着原子物理理论与实验手段的进一步发展,对里德堡原子的研究越来越引起人们的注意,它已成为原子物理学一个必不可少的分支。 一、里德堡原子的结构和能级 原子体系的能量其主要部分是由主量子数n决定的(无论是简并或非简并情况)。高激发态原子,就称做里德堡原子。它的主量子数n,高达几十以至上百。自然界中处于这样高的激发态原子数目不多,主量子数n一般是几十。 对于处在高激发状态的氢原子即里德堡氢原子,玻尔(Bohr)氢原子模型给出了一个很好的近似。虽然这时主量子数n很大,原子核外部…     

太赫兹场中里德堡铷原子的相干操控

采用含时多态展开方法研究了太赫兹场中里德堡铷原子布居数迁移的动力学过程,计算了一个太赫兹脉冲序列与三能级里德堡铷原子系统相互作用后的布居数分布,以及多脉冲序列对多量子态里德堡铷原子系统的相干操控,给出了同一主量子数n中不同角量子数l态布居数的含时演化过程.结果表明:通过优化太赫兹脉冲序列参数,铷原子布居数可由初态被抽运到较高的目标态,在太赫兹频率范围实现里德堡原子的操纵与控制.     

太赫兹场中里德堡铷原子的相干操控

采用含时多态展开方法研究了太赫兹场中里德堡铷原子布居数迁移的动力学过程,计算了一个太赫兹脉冲序列与三能级里德堡铷原子系统相互作用后的布居数分布,以及多脉冲序列对多量子态里德堡铷原子系统的相干操控,给出了同一主量子数n中不同角量子数l态布居数的含时演化过程.结果表明:通过优化太赫兹脉冲序列参数,铷原子布居数可由初态被抽运到较高的目标态,在太赫兹频率范围实现里德堡原子的操纵与控制.     

镓原子的Stark能级结构

里德堡原子的Stark效应在偶极偶极相互作用、量子信息和量子调控等方面具有潜在的应用前景. 本文首先根据零场时镓原子的能级数据, 通过非线性拟合方法获得了镓原子各态的量子亏损, 仔细分析了量子亏损随主量子数的变化特征; 然后利用Numerov算法计算了镓原子的径向波函数; 最后采用矩阵对角化方法, 数值计算了镓原子高里德堡态在场强范围F=0-3000 V·cm^{- 1}时n=7和n=18附近的Stark能级结构. 结果显示在主量子数n=7多重态以上的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并大于nD态的能级, 在n=7多重态以下的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并小于nD态的能级. 这一现象不同于通常的碱金属原子的Stark结构, 论文对该现象及其他Stark能级结构特征进行了详细分析, 为相关研究工作提供了重要参考价值.     

里德伯电磁感应透明中的相位

本文在典型的里德伯电磁感应透明系统中研究弱探测场在相互作用原子系统中的传播特性,重点关注基于偶极阻塞效应的探测场相位的合作光学非线性行为.通过与探测场透射率和光子关联作对比,发现相位的光学响应具有新特性:共振和Autler-Townes劈裂条件下相位对入射场强和初始光子关联不敏感,而在两者之间的频率范围内相位响应具有非线性特征,尤其在经典光频率处最显著.此外,提高主量子数和原子密度都会促进相位的非线性效应.综上,与探测场透射率和光子关联一样,相位可以作为合作光学非线性的另一个标识来刻画非线性现象,对里德伯电磁感应透明研究是一个有力的补充.     

稀薄里德伯原子气体中的两体纠缠

量子纠缠是量子信息处理和量子计算中不可或缺的物理资源,制备稳定可操控的量子纠缠是研究的热点之一.里德伯原子具有不同于普通中性原子的特点,长寿命和原子之间强烈的偶极相互作用,使得它成为量子信息处理和量子计算的最优候选者.本文在稀薄里德伯原子气体中,构建了空间四面体排布的里德伯原子模型(空间等距的四个原子模型),通过数值求解主方程来研究两体纠缠和里德伯激发的稳态和瞬态动力学性质,发现偶极阻塞机制下的量子纠缠最大,其他满足反偶极阻塞条件的高阶激发引起的纠缠较小,进而从理论上分析了这两种机制下量子纠缠的物理实质.     

ns6s里德堡分子的势能曲线

里德堡电子与基态原子的低能电子散射形成长程里德堡分子,这种分子具有大的轨道半径,丰富的振动能级和永久电偶极矩等特点。本文考虑铯里德堡ns态与(n-4)l(n为主量子数,l为角量子数且l2)近简并态的非绝热耦合与p-波共振现象,数值计算了长程铯里德堡分子的势能曲线。分析ns6s(n=32-36)态分子最外层势阱,研究了长程里德堡分子的势阱深度、平衡距离与主量子数n的关系,为实验研究长程里德堡分子提供理论依据。     

Experimental demonstration of switching entangled photons based on the Rydberg blockade effect

The long-range interaction between Rydberg-excited atoms endows a medium with large optical nonlinearity. Here, we demonstrate an optical switch to operate on a single photon from an entangled photon pair under a Rydberg electromagnetically induced transparency configuration. With the presence of the Rydberg blockade effect, we switch on a gate field to make the atomic medium nontransparent thereby absorbing the single photon emitted from another atomic ensemble via the spontaneous fourwave mixing process. In contrast to the case without a gate field, more than 50% of the photons sent to the switch are blocked,and finally achieve an effective single-photon switch. There are on average 1-2 gate photons per effective blockade sphere in one gate pulse. This switching effect on a single entangled photon depends on the principal quantum number and the photon number of the gate field. Our experimental progress is significant in the quantum information process especially in controlling the interaction between Rydberg atoms and entangled photon pairs.     

Local blockade of Rydberg excitation in an ultracold gas

In the laser excitation of ultracold atoms to Rydberg states, we observe a dramatic suppression caused by van der Waals interactions. This behavior is interpreted as a local excitation blockade: Rydberg atoms strongly inhibit excitation of their neighbors. We measure suppression, relative to isolated atom excitation, by up to a factor of 6.4. The dependences of this suppression on both laser irradiance and atomic density are in good agreement with a mean-field model. These results are an important step towards using ultracold Rydberg atoms in quantum information processing.     

Electric-field induced dipole blockade with Rydberg atoms

High resolution laser Stark excitation of np (60相似文献   

Transfer of entangled state, entanglement swapping and quantum information processing via the Rydberg blockade

We provide a scheme with which the transfer of the entangled state and the entanglement swapping can be realized in a system of neutral atoms via the Rydberg blockade. Our idea can be extended to teleport an unknown atomic state. According to the latest theoretical research of the Rydberg excitation and experimental reports of the Rydberg blockade effect in quantum information processing, we discuss the experimental feasibility of our scheme.     

C-NOT gate based on ultracold Rydberg atom interactions

The Rydberg states of neutral atoms are strongly polarisable and possess long lifetimes because of high energies which can lead to strong and long range dipole-dipole interactions.The energy levels corresponding to these states are shifted because of dipole-dipole interactions and can be used to block transitions of more than one excitation in the Rydberg regime.This reputed Rydberg blockade is obtained when the excitation is shifted out of resonance by these interactions.Electromagnetically induced transparency(EIT)is sensitive to a small detuning.At large distances,up to several micrometers,the interactions can interrupt the EIT consequence.Herein we investigate a novel scheme based on EIT and Rydberg blockade and performed a simulation of a controlled-NOT(C-NOT)quantum gate which is critical for quantum computation by using neutral atoms.     

基于Rydberg原子天线的太赫兹测量

Rydberg原子在微波和太赫兹频段具有极大的电偶极矩,利用量子干涉效应可实现对该频段电磁波场强的高灵敏探测,理论上灵敏度可达到远高于现有探测技术的水平.基于Rydberg原子量子效应的电磁场探测及精密测量技术在太赫兹的场强和功率计量、太赫兹通信和太赫兹成像等方面有着巨大的应用前景.本文回顾了基于Rydberg原子量子干涉效应实现电磁波电场自校准和可溯源测量的基本理论和实验技术,详细介绍了基于Rydberg原子的高灵敏太赫兹场强测量、太赫兹近场高速成像和太赫兹数字通信的基本原理和技术方案.最后简单介绍了本研究团队正在开展的基于Rydberg原子的太赫兹探测工作.     

Quantum state swap for two trapped Rydberg atoms

The quantum swap gate is one of the most useful gates for quantum computation. Two-qubit entanglement and a controlled-NOT quantum gate in a neutral Rydberg atom system have been achieved in recent experiments. It is therefore very interesting to propose a scheme here for swapping a quantum state between two trapped neutral atoms via the Rydberg blockade mechanism. The atoms interact with a sequence of laser pulses without individual addressing. The errors of the swap gate due to imprecision of pulse length, finite Rydberg interaction, and atomic spontaneous emission are discussed.