ラビ振動

US2020185120
[0110] The ground state |g and the Rydberg state |r can be used as qubit states to encode quantum information.
【００８０】
  基底状態｜ｇ＞及びリュードベリ状態｜ｒ＞は、量子情報をエンコードするためにキュービット状態として使用可能である。

The coherent coupling between these states is provided by the laser light and allows for manipulation of the qubits.
これらの状態間のコヒーレントカップリングは、レーザー光により提供され、且つキュービットの操作を可能にする。

Furthermore, the Rydberg states of multiple atoms strongly interact with each other, enabling engineered, coherent interactions.
そのうえさらに、複数の原子のリュードベリ状態は互いに強く相互作用し、工学操作されたコヒーレント相互作用を可能にする。

These strong, coherent interactions between Rydberg atoms can provide an effective constraint that prevents simultaneous excitation of nearby atoms into Rydberg states. 
こうした強いリュードベリ原子間のコヒーレント相互作用は、リュードベリ状態への近くの原子の同時励起を防止する効果的拘束を提供可能である。

FIG. 1F shows such an effect, which is also sometimes called Rydberg blockade.
図１Ｆはかかる効果を示しており、これはときにはリュードベリブロッケードとも呼ばれる。

When two atoms are sufficiently close so that their Rydberg-Rydberg interactions Vij exceed the effective Rabi frequency Ω, then multiple Rydberg excitations can be suppressed.
リュードベリ－リュードベリ相互作用Ｖｉｊが有効ラビ周波数Ωを超える程度に２原子が十分に近づくと、複数のリュードベリ励起は抑制される可能性がある。

This provides the Rydberg blockade radius, Rb, for which Vij=Ω (Rb=9 μm for |r=|70S and Ω=2π×2 MHz as used here).
これはＶｉｊ＝Ωに対するリュードベリブロッケード半径Ｒｂを提供する（本明細書では｜ｒ＞＝｜７０Ｓ＞及びΩ＝２π×２ＭＨｚに対してＲｂ＝９μｍが用いられる）。

In the case of resonant driving of atoms separated by a distance of a=24 μm, we observe Rabi oscillations associated with non-interacting atoms as shown in the top curve of FIG. 1F.
ａ＝２４μｍの距離だけ離れた原子の共鳴駆動の場合には、図１Ｆの上側の曲線に示される非相互作用原子に関連付けられるラビ振動が観測される。

However, the dynamics change significantly as we bring multiple atoms close to each other (a=2.95 μm<Rb).
しかしながら、複数の原子を互いに近づけると（ａ＝２．９５μｍ＜Ｒｂ）、ダイナミクスは有意に変化する。

In this case, Rabi oscillations between the ground state and a collective W-state with exactly one excitation ˜Σi Ωi |g1 . . . ri . . . gN with the characteristic N1/2 -scaling of the collective Rabi frequency can be observed.
この場合には、基底状態と厳密１励起≒Σ_iΩ_i｜ｇ₁…ｒ_i…ｇ_N＞を有する集団Ｗ状態との間のラビ振動は、特徴的Ｎ^1/2スケーリングの集団ラビ周波数で観測可能である。

These observations allow quantification of the coherence properties of the system.
こうした観測は、システムのコヒーレンス性の定量を可能にする。

In particular, the contrast of Rabi oscillations in FIG. 1F is mostly limited by the state detection fidelity (93% for r and 98% for g).
特定的には、図１Ｆのラビ振動のコントラストは、主に状態検出忠実度（ｒでは９３％及びｇでは９８％）により制限される。

The individual Rabi frequencies and detunings are controlled to better than 3% across the array, while the coherence time is ultimately limited by the probability of spontaneous emission from the state |e during the laser pulse (scattering rate 0.022/μs).
個別ラビ周波数及びデチューニングは、アレイ全体にわたり３％よりも良好に制御されるが、コヒーレンス時間は、レーザーパルス時の状態｜ｅ＞からの自然発光の確率により究極的に制限される（散乱率０．０２２／μｓ）。

 

[0136] According to another experimental embodiment, the coherence of single atoms and single-qubit control can be characterized.
【０１０６】
  他の一実験実施形態によれば、単一原子のコヒーレンス及び単一キュービットの制御の特徴付けが可能である。

To begin, the lifetime of the Rydberg state is measured, as shown in FIG. 8A, in order to demonstrate and determine the timescale during which quantum control may be performed.
初めに、量子制御を実施しうる時間スケールを実証及び決定するために、図８Ａに示されるように、リュードベリ状態の寿命を測定する。

As shown in FIG. 8A, the lifetime of |r can be characterized by exciting from |g to |r with a w-pulse, and then de-exciting after a variable delay.
図８Ａに示されるように、｜ｒ＞の寿命は、πパルスを用いて｜ｇ＞から｜ｒ＞に励起してから可変遅延後に脱励起することにより特徴付け可能である。

The probability to end in |g (denoted Pg ) decays with an extracted lifetime of T1 =51(6) μs.
｜ｇ＞で終了する確率（Ｐ_gで表される）は、Ｔ₁＝５１（６）μｓの抽出寿命で減衰する。

The measured T1 =Tr→g =51(6) μs is consistent with the 146 μs Rydberg state lifetime when combined with the ˜80 μs timescale for off-resonant scattering of the 1013 nm laser from |e).
測定されたＴ₁＝Ｔ_r→_g＝５１（６）μｓは、｜ｅ＞からの１０１３ｎｍレーザーの非共鳴散乱の約８０μｓ時間スケールと組み合わせたときの１４６μｓリュードベリ状態寿命と一致する。

A Ramsey experiment shows Gaussian decay 810 that is well-explained by thermal Doppler shifts (see FIG. 8B). 
ラムゼー実験は、熱ドップラーシフトにより十分に説明されるガウス崩壊８１０を示す（図８Ｂ参照）。

EP2154585
The method 400 further comprises forming a magneto optical trap using a magnetic field and a beam of light from a light source, wherein the light enters the physics package through one of the optically clear windows and is retro-reflected through a plurality of the light paths (block 430). Embodiments of the method 400 of operating a physics package for use in forming a precision frequency standard further comprise extinguishing the magnetic field and the magneto optical trap and applying a small bias magnetic field to allow the atoms to move from a higher energy state to a lower energy state (block 440). A time-domain Ramsey spectroscopy（＊ラムゼー分光）or Rabi spectroscopy（＊ラビ分光）using microwave signals generated by a local oscillator and coupled to the atoms by an antenna to probe the frequency splitting of the atoms is performed (block 450). The method 400 further comprises measuring the florescent light emissions of the atoms (block 460) with a photodetector to determine the fraction of the atoms in the higher ground state energy level and stabilizing the frequency of the microwave signals generated by the local oscillator to the frequency that maximizes the number of atoms in the higher energy state (block 470). The LO frequency corresponds with the energy level splitting between the two ground hyperfine levels. In some embodiments of the method 400, some of the blocks are repeated to maintain a clock signal and lock the LO onto the atomic resonance. For example, block 430 through block 470 may be looped while operating the physics package.

US10891556
[0000] Systems for Performing a Non-Classical Computation
【００３９】
非古典的計算を実行するためのシステム

[0043] In an aspect, the present disclosure provides a system for performing a non-classical computation.
一態様では、本開示は、非古典的計算を実行するためにシステムを提供する。

The system may comprise one or more optical trapping units configured to generate a plurality of spatially distinct optical trapping sites.
該システムは、複数の空間的に個別の光学トラップサイトを生成するように構成された、１以上の光学トラップユニットであって、

The plurality of optical trapping sites may be configured to trap a plurality of atoms.
複数の光学トラップサイトは、複数の原子をトラップするように構成され、

The plurality of atoms may comprise greater than 60 atoms.
複数の原子は、６０を上回る原子を含む、 １以上の光学トラップユニットと、

The system may also comprise one or more electromagnetic delivery units configured to apply electromagnetic energy to one or more atoms of the plurality of atoms,
 複数の原子の１以上の原子に電磁エネルギーを加えるように構成された、１以上の電磁送達ユニットであって、

thereby inducing the one or more atoms to adopt one or more superposition states of a first atomic state and at least a second atomic state that is different from the first atomic state
これによって、１以上の原子に、第１の原子状態および第１の原子状態とは異なる少なくとも第２の原子状態の、１以上の重ね合わせ状態を採用するように誘起する、１以上の電磁送達ユニットと、

[0044] The system may also include one or more entanglement units configured to quantum mechanically entangle at least a subset of the one or more atoms in the one or more superposition states with at least another atom of the plurality of atoms,
１以上の重ね合わせ状態の１以上の原子の少なくともサブセットを、複数の原子の少なくとも別の原子と、量子学的にもつれさせるように構成された、１以上のもつれユニットと、

and one or more readout optical units configured to perform one or more measurements of the one or more superposition state to obtain the non-classical computation.
非古典的計算を得るために、１以上の重ね合わせ状態の以上の測定を実行するように構成された、１以上の読み出し光学ユニットと、を含む。

US10452029
[0001] The present disclosure relates to an optical lattice clock.
【０００１】
  本発明は光格子時計に関する。

More specifically, the present disclosure relates to an optical lattice clock for performing time measurement with reduced uncertainty by using an operational magic frequency and a method for operating the same.
さらに詳細には、本発明は、実効的魔法周波数を採用し、不確かさを減らした計時が可能な光格子時計とその動作方法に関する。