实现腔耦合里德堡原子阵列

可扩展的量子计算机与量子网络需要将量子处理节点与高效的光-物质界面相结合,以实现局域或长距离量子网络中的信息分发。中性原子阵列既能通过里德堡态实现通用处理架构中的高保真量子门操作,又能通过光学谐振腔构建光子接口。然而,如何将这两种能力有机结合,使原子阵列在光学腔模式下与高激发态里德堡原子耦合,一直是该领域悬而未决的挑战。本研究展示了一种新型光学腔耦合里德堡阵列,成功攻克了这一长期目标。该团队在可扩展的光镊阵列中制备、检测并操控单个原子,将其与高精细度光学腔的模式强耦合,并以可控方式激发至里德堡态。实验证实:通过原子存在时腔共振频率的色散偏移证明了强腔耦合效应;通过原子阵列中里德堡耦合的集体增强效应证实了强里德堡相互作用——这两种效应可在同一空间位置同时实现。该实验平台为多个新研究方向开辟了道路,包括量子网络节点构建、长程相互作用开放量子系统的量子模拟,以及利用高保真里德堡操控实现光子态工程。

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提交arXiv: 2026-02-12 16:34

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