直流斯塔克效应赋能里德堡接收器实现射频信号的无局部振荡相位与振幅恢复
该研究团队提出了一种利用里德堡原子接收器恢复单个接收射频场幅度和载波相位的理论框架,无需向原子注入射频本振信号(LO)。关键实现机制是在蒸汽室施加静态直流偏置:通过斯塔克混合近简并的里德堡原子对,该偏置激活了原本不存在的上光路,并在仅由标准探测/耦合激光对及接收射频场驱动的接收器中形成了相位敏感回路。针对空间均匀偏置,研究人员推导出弗洛凯形式的有效四能级旋转坐标系哈密顿量,证明周期稳态服从精确的谐波相位定律——第n个探测谐波携带因子e^{inΦ_S}。这为信号相位和幅度提供了直接估计器,其幅度恢复通过反转单射谐波响应映射实现。在高信噪比条件下,该工作推导出显式均方根误差定律,据此识别出相位最优与幅度最优的偏置控制混合角,并提出加权联合设计准则及能均衡相位/幅度误差的折中方案。通过准静态空间平均将分析扩展至非均匀偏置情况,表明偏置不均匀性会降低相位读出的相干增益,同时改变幅度响应斜率。数值算例验证了相位定律,阐释了响应映射反转与混合角权衡,并量化了偏置非均匀性导致的误差。该成果为无需原子辅助射频本振的单射频信号相干里德堡接收确立了最小化实现路径。

