室温下长寿命巨型圆形 Rydberg 原子

由大角动量实现的稳定性无处不在， ranging 从古典力学、光学和化学，到核物理。 在原子中，角动量可以防止因选择定则而导致的激发电子轨道衰变。这在高度激发的 Rydberg 态中表现得尤为显著。低角动量 Rydberg 态是近期量子计算、仿真和中性原子感知突破的核心。对于这些应用，Rydberg 能级的寿命决定了量子门保真度、相干时间或光谱精度的根本限制。寻求更长的 Rydberg 态寿命的努力推动了圆形 Rydberg 原子的生成、相干控制和捕获，这些原子以最大允许的电子轨道动量为特征，是单原子和单光子诺贝尔奖实验的关键。在本文中，我们报告了观察到的单个被囚禁的圆形 Rydberg 原子，其寿命超过 10 毫秒，比已知的低角动量轨道长达两个数量级。这通过室温下对黑体模式的 Purcell 抑制实现。我们在尚未实现的主导量子数范围内（最高达 $n=103$）对单个圆形 Rydberg 能级进行相干控制，并观察到 Rydberg 原子在few hundred毫秒尺度上的 tweezer 捕获。我们的结果为利用极端寿命和巨型 Rydberg 阻滞的量子信息处理和感知奠定了基础。