Квантовые технологии на основе атомов Ридберга

В этом тематическом обзоре рассматривается, как атомы Ридберга могут служить строительными блоками для развивающихся квантовых технологий. В то время как изготовление большого числа искусственных квантовых систем с единообразием, необходимым для наиболее перспективных применений, является сложной, а зачастую и невозможной задачей, атомы представляют собой стабильные квантовые системы, которые для одного и того же вида и изотопа полностью идентичны. Хотя основные состояния атомов обеспечивают масштабируемые квантовые объекты, их применение ограничено диапазоном, в котором можно изменять их свойства. Напротив, атомы Ридберга обладают сильными и управляемыми атомными взаимодействиями, параметры которых можно настраивать посредством выбора состояний с различными главным квантовым числом или орбитальным угловым моментом. Кроме того, атомы Ридберга сравнительно долгоживущи, а большое число доступных энергетических уровней и расстояния между ними позволяют осуществлять связь с электромагнитными полями, охватывающими более 6 порядков величины по частоте. Эти особенности делают атомы Ридберга особенно привлекательными для разработки новых квантовых технологий. После краткого введения в методы настройки свойств атомов Ридберга мы приводим несколько примеров современных направлений, в которых используются уникальные преимущества систем на основе атомов Ридберга для создания новых приложений в квантовых вычислениях, измерении электромагнитных полей и квантовой оптике.