[发明专利]里德堡原子拉比振荡装置及方法

权利要求书

1.一种里德堡原子拉比振荡装置，顺次设置包括：第一二向色镜、第一透镜、铷原子、第二透镜、第二二向色镜；

探测光顺次通过第一二向色镜和第一透镜传输至铷原子；

耦合光传输方向与探测光相反，顺次通过第二二向色镜和第二透镜传输至铷原子。

2.根据权利要求1所述的里德堡原子拉比振荡装置，其中，还包括磁光阱，所述铷原子设置于磁光阱中，用于减小原子间的热运动，去除由于多普勒效应带来的非均匀加宽。

3.根据权利要求1所述的里德堡原子拉比振荡装置，其中，还包括单光子探测器，用于探测读取出的单光子信号；所述单光子探测器设置于所述第二二向色镜一侧，所述第二二向色镜另一侧设置有上述第二透镜。

4.根据权利要求3所述的里德堡原子拉比振荡装置，其中，还包括干涉滤光片，设置于所述第二二向色镜与所述单光子探测器间，用于滤去噪声。

5.根据权利要求1所述的里德堡原子拉比振荡装置，其中，所述第一二向色镜用于通过所述探测光并反射所述耦合光；所述第二二向色镜用于反射所述耦合光并透过所述探测光。

6.根据权利要求1所述的里德堡原子拉比振荡装置，其中，经所述第二二向色镜反射的所述耦合光与所述探测光重合且反向传输。

7.一种利用如权利要求1-6中任一项所述的装置进行里德堡原子拉比振荡的方法，包括步骤：

S1、分别打开探测光和耦合光通过里德堡原子拉比振荡装置将原子由基态激发到里德堡原子态，探测光单光子被存入原子系综中，单光子探测器未探测到单光子信号；激发到里德堡原子态的里德堡原子为

其中N_m为阻塞半径R内的原子数，Δk为耦合光与探测光波矢之差；

S2、绝热关断耦合光并等待Δt的时间间隔，Δt为存储时间；

S3、打开耦合光，原子跃迁到激发态并且受到步骤S2中存储时间的影响，激发态跃迁到基态并放出一个波矢为k_p的光子，该光子与步骤S1中吸收的光子传播方向相同，转换效率为η，即

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤S3后还包括步骤：

S4、|R_m与|E_m之间的拉比频率为

其中，为单个原子与光相互作用时的拉比频率。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤S1中还包括子步骤：

S11、分别打开探测光和耦合光，探测光顺次通过第一二向色镜和第一透镜传输至铷原子；耦合光顺次通过第二二向色镜和第二透镜传输至铷原子；

S12、耦合光反向传输并通过第二透镜和第二二向色镜，与探测光一起，将原子由基态激发到里德堡原子态，同时将探测光单光子存储于原子系综中。