ISSLEDOVANIE TREKhChASTIChNOGO REZONANSA FERSTERA DLYa RAZLIChNYKh PROSTRANSTVENNYKh KONFIGURATsIY TREKh VZAIMODEYSTVUYuShchIKh RIDBERGOVSKIKh ATOMOV RUBIDIYa

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Трехчастичные резонансы Фёрстера, управляемые постоянным электрическим полем, представляют интерес для реализации трехкубитовых квантовых операций с ансамблями одиночных атомов, захваченных в оптические ловушки и возбуждаемых в сильно взаимодействующие ридберговские состояния. В работе П. Шене с соавт. (КЭ 50, 213 (2020)) нами был предложен и проанализирован трехчастичный резонанс Фёрстера нового типа 3 × nP3/2 → nS1/2 + (n + 1)S1/2 + nP1/2, который можно реализовать с ридберговскими атомами Rb для произвольного главного квантового числа n. Его особенностью является то, что третий атом переходит в состояние с полным моментом J = 1/2, которое не имеет штарковской структуры, поэтому двухчастичные резонансы Фёрстера полностью отсутствуют. В настоящей работе выполнено расширенное теоретическое исследование данного трехчастичного резонанса Фёрстера для различных пространственных конфигураций трех взаимодействующих ридберговских атомов Rb и определены условия для их экспериментальной реализации. Обнаружено, что один из резонансов имеет слабую зависимость резонансного электрического поля от расстояния между атомами и поэтому является наиболее подходящим для выполнения экспериментов по наблюдению когерентных осцилляций населенностей коллективных трехчастичных состояний и реализации трехкубитовых квантовых операций на их основе.

References

  1. T. F. Gallagher, Rydberg atoms, Cambridge University Press, Cambridge, (1994).
  2. M. Saffman, T. G. Walker, and K. Mшlmer, Rev. Mod. Phys. 82, 2313 (2010).
  3. M. Saffman, J. Phys. B 49, 202001 (2016).
  4. И. И. Рябцев, И. И. Бетеров, Д. Б. Третьяков, В. М. Энтин, Е. А. Якшина, УФН 182, 206 (2016) @@I. I. Ryabtsev, I. I. Beterov, D. B. Tretyakov, V. M. Entin, and E. A. Yakshina, Phys.–Uspekhi 59, 196 (2016).
  5. L. Henriet, L. Beguin, A. Signoles, T. Lahaye, A. Browaeys, G.-O. Reymond, and C. Jurczak, Quantum 4, 327 (2020).
  6. D. Jaksch, J. I. Cirac, P. Zoller, S. L. Rolston, R. Cote, and M. D. Lukin, Phys. Rev. Lett. 85, 2208 (2000).
  7. D. Comparat and P. Pillet, J. Opt. Soc. Am. B 27, A208 (2010).
  8. S. J. Evered, D. Bluvstein, M. Kalinowski, S. Ebadi, T. Manovitz, H. Zhou, S. H. Li, A. A. Geim, T. T. Wang, N. Maskara, H. Levine, G. Semeghini, M. Greiner, V. Vuletiс, and M. D. Lukin, Nature 622, 268 (2023).
  9. S. Ravets, H. Labuhn, D. Barredo, L. Beguin, T. Lahaye, and A. Browaeys, Nat. Phys. 10, 914 (2014).
  10. S. Ravets, H. Labuhn, D. Barredo, T. Lahaye, and A. Browaeys, Phys. Rev. A 92, 020701 (2015).
  11. D. Barredo, H. Labuhn, S. Ravets, T. Lahaye, A. Browaeys, and C. S. Adams, Phys. Rev. Lett. 114, 113002 (2015).
  12. W. Lee, M. Kim, H. Jo, Y. Song, and J. Ahn, Phys. Rev. A 99, 043404 (2019).
  13. L.-M. Steinert, P. Osterholz, R. Eberhard, L. Festa, N. Lorenz, Z. Chen, A. Trautmann, and C. Gross, Phys. Rev. Lett. 130, 243001 (2023).
  14. Y. Chew, T. Tomita, T. P. Mahesh, S. Sugawa, S. de Lusuleuc, and K. Ohmori, Nat. Photonics 16, 724 (2022).
  15. C. He and R. R. Jones, Phys. Rev. Lett. 132, 043201 (2024).
  16. И. И. Рябцев, И. И. Бетеров, Д. Б. Третьяков, Е. А. Якшина, В. М. Энтин, КЭ 49, 455 (2019) @@I. I. Ryabtsev, I. I. Beterov, D. B. Tretyakov, E. A. Yakshina, and V. M. Entin, Quantum Electron. 49, 455 (2019).
  17. Y. Jiao, J. Bai, R. Song, S. Bao, J. Zhao, and S. Jia, Front. Phys. 10, 892542 (2022).
  18. C.-E. Wu, T. Kirova, M. Auzins, and Y.-H. Chen, Opt. Express 31, 37094 (2023).
  19. P. M. Ireland, D. M. Walker, and J. D. Pritchard, Phys. Rev. Res. 6, 013293 (2024).
  20. R. Faoro, B. Pelle, A. Zuliani, P. Cheinet, E. Arimondo, and P. Pillet, Nat. Commun. 6, 8173 (2015).
  21. D. B. Tretyakov, I. I. Beterov, E. A. Yakshina, V. M. Entin, I. I. Ryabtsev, P. Cheinet, and P. Pillet, Phys. Rev. Lett. 119, 173402 (2017).
  22. I. I. Ryabtsev, I. I. Beterov, D. B. Tretyakov, E. A. Yakshina, V. M. Entin, P. Cheinet, and P. Pillet, Phys. Rev. A 98, 052703 (2018).
  23. I. I. Beterov, I. N. Ashkarin, D. B. Tretyakov, V. M. Entin, E. A. Yakshina, I. I. Ryabtsev, P. Cheinet, P. Pillet, and M. Saffman, Phys. Rev. A 98, 042704 (2018).
  24. П. Шене, К.-Л. Фам, П. Пиле, И. И. Бетеров, И. Н. Ашкарин, Д. Б. Третьяков, Е. А. Якшина, В. М. Энтин, И. И. Рябцев, КЭ 50, 213 (2020) @@P. Cheinet, K.-L. Pham, P. Pillet, I. I. Beterov, I. N. Ashkarin, D. B. Tretyakov, E. A. Yakshina, V. M. Entin, and I. I. Ryabtsev, Quantum. Electron. 50, 213 (2020).
  25. I. N. Ashkarin, I. I. Beterov, E. A. Yakshina, D. B. Tretyakov, V. M. Entin, I. I. Ryabtsev, P. Cheinet, K.-L. Pham, S. Lepoutre, and P. Pillet, Phys. Rev. A 106, 032601 (2022).
  26. I. N. Ashkarin, S. Lepoutre, P. Pillet, I. I. Beterov, I. I. Ryabtsev, and P. Cheinet, Phys. Rev. Res. 7, 013034 (2025).
  27. D. B. Tretyakov, V. M. Entin, E. A. Yakshina, I. I. Beterov, C. Andreeva, and I. I. Ryabtsev, Phys. Rev. A 90, 041403 (2014).
  28. E. A. Yakshina, D. B. Tretyakov, I. I. Beterov, V. M. Entin, C. Andreeva, A. Cinins, A. Markovski, Z. Iftikhar, A. Ekers, and I. I. Ryabtsev, Phys. Rev. A 94, 043417 (2016).
  29. I. I. Ryabtsev, D. B. Tretyakov, and I. I. Beterov, J. Phys. B 36, 297 (2003).
  30. I. I. Beterov, I. I. Ryabtsev, D. B. Tretyakov, and V. M. Entin, Phys. Rev. A 79, 052504 (2009).
  31. T. Yoda, E. Hirsch, J. Madison, D. Sen, and A. Reinhard, Phys. Rev. A 107, 062818 (2023).
  32. J. H. Gurian, P. Cheinet, P. Huillery, A. Fioretti, J. Zhao, P. L. Gould, D. Comparat, and P. Pillet, Phys. Rev. Lett. 108, 023005 (2012).
  33. Z. C. Liu, N. P. Inman, T. J. Carroll, and M. W. Noel, Phys. Rev. Lett. 124, 133402 (2020).
  34. S. E. Spielman, A. Handian, N. P. Inman, T. J. Carrol, and M. W. Noel, Phys. Rev. Res. 6, 043086 (2024).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences