ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХЧАСТИЧНОГО РЕЗОНАНСА ФЁРСТЕРА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНФИГУРАЦИЙ ТРЕХ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ РИДБЕРГОВСКИХ АТОМОВ РУБИДИЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

И. И. Рябцев

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: ryabtsev@isp.nsc.ru
Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

И. Н. Ашкарин

Universit´e Paris-Saclay, CNRS

Orsay, France

И. И. Бетеров

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

Е. А. Якшина

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

Д. Б. Третьяков

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Новосибирск, Россия

В. М. Энтин

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Новосибирск, Россия

П. Шене

Universit´e Paris-Saclay, CNRS

Orsay, France

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025