Rydberg 原子及其相互作用的精确建模：理论与 PairInteraction 实现
原子物理
2026-05-15 v1 量子物理
摘要
Rydberg 原子为探索强相互作用量子系统提供了强大的平台，既在自由空间也在结构化电磁环境中，随着量子技术应用的不断增长。准确地对其单原子属性和相互作用进行建模对于解释实验和设计新架构至关重要。我们提出了基于多通道量子缺陷理论 (MQDT) 和静电场 Green 函数张量的 Rydberg 原子及其相互作用的统一理论框架。MQDT 为 strontium 和 ytterbium 等双价原子的 Rydberg 态提供精确描述，而 Green 函数张量格式化为计算任意几何中两个 Rydberg 原子之间的相互作用，包括靠近表面所致的修正。我们在更新的开源 PairInteraction 软件 [Weber 等，J. Phys. B 50 (2017)] 中实现了该框架。该实现利用高性能库，实现了与先前软件相比进行成对势能计算提升了一个数量级。我们通过针对双价原子的示例应用演示了该框架的功能，并对 Yb 的 exemplary Stark 图实现了与实验数据高度吻合。模块化的软件架构使社区能够进一步扩展其功能。
引用
@article{arxiv.2605.14993,
title = {Accurate Modeling of Rydberg Atoms and Their Interactions: Theory and Implementation in PairInteraction},
author = {Johannes Mögerle and Frederic Hummel and Alicia Keil and Tangi Legrand and Eduard J. Braun and Henri Menke and Jonathan King and Beatriz Olmos and Sebastian Hofferberth and Hans Peter Büchler and Sebastian Weber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.14993},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 8 figures