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第3章：原子中的电子
第3章：原子中的电子3.1亚壳和原子轨道3.2电子构造3.3电离能量学习结果：（a）描述主量子数量为1、2和3的S，P和D轨道的数量和相对能量，以及4S和4P Orbitals的S，P和D轨道。（b）描述S和P轨道的形状。（c）使用第1S²2S²2P⁶等质子数（和电荷）陈述原子和离子的电子配置等。（d）（i）解释并使用一词电离能。（ii）解释影响元素电离能的因素。（iii）解释了整个周期表的电离能量的趋势。（e）从连续的电离能量数据中推导元素的电子配置。（f）根据该元素在周期表中的位置来解释元素的连续电离能量数据。
利用原子进行量子计算
“当我们进入非常非常小的世界时——比如说七个原子组成的电路——我们会发现很多新事物，它们代表着全新的设计机会。小尺度上的原子的行为与大尺度上的原子不同，因为它们满足量子力学定律……”
原子到电流原子到电流
蒸汽旋转涡轮机后，将其冷却并在冷凝器中冷凝回水中。然后将其循环回锅炉，过程自我重复。用于冷却冷凝器内部蒸汽的水来自发电厂的冷却系统。这些系统可以是开放环或闭环。在开环系统中，从湖泊，河流或其他水体中注入水；它冷却冷凝器中的蒸汽并将其送回。在闭环系统中，冷却水被重复使用。一种闭环系统使用冷却塔。从塔中的冷水通过冷凝器管道，回到冷却塔中，在那里蒸发过程会冷却水，然后将其送回冷凝器。塔楼内发生的蒸发会产生巨大的，毛茸茸的白色蒸汽云，有些人误以为烟。
带有里德堡原子的腔 QED
两级系统（量子比特）和量子谐振子在这一物理学中发挥着重要作用。量子比特是信息载体，而振荡器充当将量子比特连接在一起的存储器或量子总线。将量子比特与振荡器耦合是腔量子电动力学 (CQED) 和电路量子电动力学 (Circuit- QED) 的领域。在微波 CQED 中，量子比特是里德堡原子，振荡器是高 Q 腔的一种模式，而在电路 QED 中，约瑟夫森结充当人造原子，扮演量子比特的角色，振荡器是 LC 射频谐振器的一种模式。
利用中性原子进行量子计算
利用光操控中性原子是过去 30 年量子物理领域无数科学发现的核心。在光阱阵列中，在单粒子层面实现的控制水平已经保留了量子物质的基本特性（相干性、纠缠和叠加），这使得这些技术成为实现颠覆性计算范式的首选。在本文中，我们回顾了这些设备从原子 / 量子比特到应用接口的主要特征，并提出了在我们所处的嘈杂中尺度量子 [ 1 ] 时代已经可以以计算高效的方式解决的各种任务的分类。我们说明了如何在数字层面（编程基于门的电路）或模拟层面（编程哈密顿序列）探索从优化挑战到量子系统模拟等各种应用。我们提供了 100-1,000 量子位范围内中性原子量子处理器的内在可扩展性的证据，并介绍了通用容错量子计算和超越量子计算的应用的前景。
里德堡相互作用原子的组装阵列
摘要 具有里德堡介导相互作用的单个原子组装阵列为多体自旋哈密顿量的模拟以及基于通用门的量子信息处理的实现提供了强大的平台。我们展示了在微透镜产生的可重构几何多点陷阱阵列中首次实现里德堡激发和受控相互作用。我们利用原子逐个组装来确定性地制备预定义的铷里德堡原子二维结构，这些结构具有精确已知的相互分离和可选择的相互作用强度。通过调整几何形状和所讨论的里德堡状态，可以访问从弱相互作用到强耦合的参数范围。我们表征了 57D 5 / 2 状态下非相互作用原子簇的同时相干激发，并分析了实验参数和局限性。对于利用 87D 5 / 2 状态优化的里德堡阻塞配置，我们观察到集体增强的拉比振荡。
采用里德伯原子的量子技术
量子信息处理是一种复杂的现象，涉及量子计算和量子模拟，专注于解决各种难题，如模拟多体系统、大数分解和理解凝聚态系统，这些问题对于当今的经典计算机来说是不可能实现的。Wu 等人 (2021) 。超冷里德堡原子的控制和操纵为量子信息处理提供了一条有希望的途径 Saffman 等人 (2010) 。量子计算是通过量子门操作执行的。这种量子门操作的基本要求是开发可扩展和高保真度量子比特系统平台，该系统可以按照 DiVincenzo 标准高效地执行长算法操作 DiVincenzo (2000) 。具有高主量子数 n 的里德堡原子具有非凡的特性，例如按 n 4 缩放的长距离偶极-偶极相互作用和
