基于腔子辐射到超辐射跃迁的集体增强拉姆齐读出

当反转原子系综以其发射波长的尺度紧密排布，或当原子与单一腔模集体强耦合时，它们的偶极子将排列对齐并通过超辐射爆发迅速衰减。然而，扩展偶极相位分布理论预言超辐射的发生需要原子激发达到一个最小阈值。在此，我们在横向激发原子时实验证实了这一针对窄光学跃迁超辐射发射的预言阈值，并展示了如何利用由此产生的子辐射到超辐射跃迁。一个 $\pi/2$ 脉冲将原子置于子辐射态，免受集体腔衰减影响，我们在相应的拉姆齐脉冲序列的自由演化阶段利用了这一点。末态激发态布居通过第二次 $\pi/2$ 脉冲后反转原子系综的超辐射发射读出，且加热极小，从而允许在一个实验周期内进行多次拉姆齐序列。我们的方案是一种全新的原子态读出方法，其特点是快速、简单且高灵敏度。它展示了利用腔耦合量子发射体中的集体效应传感器的潜力。