Динамика трехфотонного лазерного возбуждения мезоскопических ансамблей холодных атомов рубидия в ридберговские состояния

Аннотация: Исследована временная динамика трехфотонного лазерного возбуждения 5S_1/2 → 5P_3/2 → 6S_1/2 → 39P_3/2 мезоскопических ансамблей холодных атомов Rb в ридберговские состояния в магнитооптической ловушке с использованием на каждой ступени непрерывных одночастотных лазеров. Ансамбли состояли из N = 1 – 5 атомов и регистрировались методом селективной полевой ионизации с постселекцией по числу атомов. Исследована зависимость вероятности возбуждения от длительности возбуждающих лазерных импульсов и числа регистрируемых ридберговских атомов. При малых временах взаимодействия наблюдался линейный рост вероятностей, а при больших временах вероятности выходили на насыщение, при этом для каждого числа атомов имелись свои особенности. Проведено сравнение экспериментальных зависимостей с результатами численных расчетов в рамках четырехуровневой модели и получено их хорошее согласие. Определены условия, необходимые для наблюдения осцилляций населенностей Раби. Полученные результаты важны для применения ридберговских атомов в квантовой информатике.

Ключевые слова: ридберговские атомы, трехфотонное возбуждение, спектроскопия, динамика, статистика регистрации, лазерное охлаждение.

Поступила в редакцию: 27.03.2022
Принята в печать:27.03.2022

Англоязычная версия:  Quantum Electronics, 2022, 52:6, 513–522