Группа учёных из университета Джорджии наблюдали осцилляции между коллективными состояниями ансамбля атомов, взаимодействующих друг с другом и с лазерным излучением. Атомы были охлаждены лазерным излучением до температуры приблизительно 10 микрокельвин и локализованы в малом объеме размером примерно 15 микрон. При возбуждении в ридберговские состояния, из-за сильного взаимодействия атомов друг с другом уровни энергии для коллективных состояний ансамбля сдвигаются, и возбуждение более чем одного атома становится невозможным. Этот эффект известен как «дипольная блокада». Одновременно, происходит увеличение частоты осцилляций Раби между основным состоянием ансамбля, и состоянием с одним возбужденным атомом. Для ансамблей, состоявших из 400-800 атомов, экспериментально наблюдалось увеличение частоты осцилляций пропорционально корню из числа атомов.

На рисунке изображены экспериментально измеренные зависимости населенности возбужденных состояний ансамбля от площади импульса для различного количества атомов в ансамбле, хорошо видны осцилляции Раби с увеличивающейся частотой. Результаты работы важны для реализации квантовых вычислений с ансамблями атомов. Работа опубликована в журнале Nature Physics. Авторы работы – Алексей Кузьмич, Ярослав Дудин и их коллеги. И.И.Бетеров