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里德堡原子已成为支撑量子计算、模拟、传感和计量学领域多项前沿进展的重要平台。当这些原子与在原子云中传播的光子耦合时，能实现单光子级别的光学非线性效应，形成被称为“里德堡极化子”的集体原子激发态，这种激发态具有强相互作用特性。该研究团队通过实验探究了原子系综中的里德堡极化子与单个邻近里德堡原子间的相互作用，发现了三种具有不同透射特性的量子动力学机制：极化子阻塞、相干交换和概率性跳跃，其中阻塞与相干交换之间的转变会经过一个异常点。研究人员深入分析了此类相互作用在里德堡原子快速无损检测中的应用，并通过原理验证展示了其在非线性光子网络中潜在的应用价值。