用于 Fock 态晶格中拓扑微波-光光子转换的 Rydberg 超原子界面
量子物理
2025-04-11 v1
摘要
单光子的微波-光转换(MTOC)在跨频域连接量子器件方面发挥着关键作用,但在混合量子系统中面临着在面对涨落与耗散时保持效率与鲁棒性的挑战。在此,我们提出了一种由 Rydberg 超原子介导的拓扑保护 MTOC 方案以应对这些限制。通过双模 Jaynes-Cummings(JC)架构构建交叉耦合的 Fock 态晶格(FSLs),我们将有效混合系统映射到一个具有可调跃迁率的扩展 Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型。跃迁率的光子数依赖特性触发了扩展 SSH 链中的拓扑相变,将缺陷模转换为在微波与光学腔之间定向泵浦光子的拓扑通道。该机制利用 Rydberg 阻塞增强的光子-超原子耦合来建立鲁棒的能量传输通道,在现实退相干条件下实现高效的光子转换。我们的理论框架展示了拓扑保护如何与 Rydberg 介导的光-物质相互作用协同工作以实现鲁棒的量子换能器,为抗噪声量子网络和频分复用量子接口提供了可扩展的平台。
引用
@article{arxiv.2504.07781,
title = {Rydberg Superatom Interface for Topological Microwave-to-Optical Photon Conversion in Fock-State Lattices},
author = {Pei-Yao Song and Jin-Lei Wu and Weibin Li and Shi-Lei Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07781},
year = {2025}
}