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A cavity-array microscope for parallel single-atom interfacing
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AI
DOI：10.1038/s41586-025-10035-9.png)
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摘要
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中性原子阵列和光学腔量子电动力学系统已作为现代实验量子science1-3的中心支柱并行发展。尽管每个平台都显示出非凡的功能-例如原子阵列中的高保真量子logic4-7和cavities8-10-their组合中的强光-物质耦合，但它们有望实现快速且无损的原子测量11，构建大规模量子networks12-17和工程混合原子-光子Hamiltonians18-20。然而，到目前为止，集成两个平台的实验仅限于将整个原子阵列与一个全局腔mode21-26在空间上对接，这种配置限制了可寻址性，并行性和可伸缩性。在这里，我们介绍了腔阵列显微镜，这是一个实验平台，其中每个原子通过40多个模式的二维阵列与自己的单个腔强耦合。我们的方法不需要纳米光子元件26、27，而是使用具有腔内透镜的自由空间腔几何结构28、29来实现具有微米级模式腰部和间距的统一峰峰度以上的协同性，与典型的原子阵列长度尺度兼容，同时保持原子远离电介质表面。我们实现了均匀的原子腔耦合，并显示了毫秒级时间尺度上的快速，无损，并行读出，包括通过光纤阵列作为网络应用原理的证明30。作为展望，我们实现了该平台的下一代迭代，具有500多个腔体，并且在精细度方面有近10倍的改进。我们的工作开启了多腔量子电动力学的机制，并打开了原子阵列大规模量子网络的未开发前沿。使用腔内透镜实现腔阵列显微镜，以创建超过40个模式的二维阵列，每个模式耦合到自由空间中的单个原子。
Keyword:
Atom optics
Optical manipulation and tweezers
Quantum information
Science
Humanities and Social Sciences
multidisciplinary
期刊
IF:
48.5
论文数:
1.8W
被引数:
96.5W
机构
引用论文
Realization of Strong Coupling between Deterministic Single-Atom Arrays and a High-Finesse Miniature Optical Cavity确定性单原子阵列与高精细微型光腔强耦合的实现
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