由单个里德伯原子切换的亚波长原子阵列

在单量子水平上增强光与物质的耦合对于量子科学中的众多应用至关重要。亚波长原子阵列的协同光学响应已被发现为这种强光-物质耦合开辟了新途径，同时提供了对光场多个空间模式的访问。已有报道实现了到此类阵列的高效单模自由空间耦合，但对出射光场模式的空间控制仍难以实现。在此，我们展示了利用单个受控的激发到里德伯态的辅助原子，对自由空间中由亚波长原子阵列构成的原子薄镜的光学响应进行此类空间控制。切换行为由原子镜中少量里德伯组分的混入以及由此产生的与辅助原子的强偶极里德伯相互作用控制。通过在辅助原子上驱动拉比振荡，我们展示了对阵列透射与反射的相干控制。这些结果向着实现量子相干超表面、展示受控的原子-光子纠缠以及确定性地工程化光量子态迈出了一步。