提高Rydberg Superatom中单激发保真度以实现高效单光子发射
量子物理
2026-02-23 v1
摘要
从Rydberg 群体耦合到光学腔体实现确定性单光子发射，需要高保真度地准备集体单激发。在此设置下， imperfect Rydberg blockade（Rydberg阻塞不完美）可能导致不必要的双激发，从而降低光子不可辨识性。在本工作中，我们采用原为超导量子比特开发的adiabatic gate（DRAG）技术，来加工形状光脉冲，以抑制双激发。通过结合解析建模与数值优化，DRAG相对于传统的正弦平方脉冲提供了改进。进一步优化脉冲持续时间和原子群体大小，识别出一个与 [Nature Photonics 17, 688 (2023)] 不同的参数 regime，以提高单激发概率，从先前理论基准的77%提升至91.9%，接近该系统由相干性设定的基本限制。与GRAPE（Gradient Ascent Pulse Engineering）基准测试确认，DRAG接近于最优控制极限，同时保持光滑、可实验实现的脉冲形状。这些结果表明DRAG在高保真度单光子源方面的有效性及其跨平台适用性。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.18363,
title = {Improving Single Excitation Fidelity in Rydberg Superatoms for Efficient Single Photon Emission},
author = {Vidisha Aggarwal and Boxi Li and Eloisa Cuestas and Tommaso Calarco and Robert Zeier and Alexei Ourjoumtsev and Felix Motzoi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.18363},
year = {2026}
}