論文の概要: Exploring dynamical phase transitions with cold atoms in an optical
cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1910.00439v2
- Date: Fri, 23 Feb 2024 00:59:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-28 01:03:46.276071
- Title: Exploring dynamical phase transitions with cold atoms in an optical
cavity
- Title（参考訳）: 寒冷原子による光キャビティ内の動的相転移の探索
- Authors: Juan A. Muniz, Diego Barberena, Robert J. Lewis-Swan, Dylan J. Young,
Julia R. K. Cline, Ana Maria Rey, James K. Thompson
- Abstract要約: 光学キャビティに約100万個のストロンチウム-88原子のアンサンブルを用いて、Lipkin-Meshkov-Glickモデルをシミュレートする。
本システムでは,システムサイズ,初期状態,その他のパラメータに対する動的相転移の依存性を探索することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Interactions between atoms and light in optical cavities provide a means of
investigating collective (many-body) quantum physics in controlled
environments. Such ensembles of atoms in cavities have been proposed for
studying collective quantum spin models, where the atomic internal levels mimic
a spin degree of freedom and interact through long-range interactions tunable
by changing the cavity parameters. Non-classical steady-state phases arising
from the interplay between atom-light interactions and dissipation of light
from the cavity have previously been investigated. These systems also offer the
opportunity to study dynamical phases of matter that are precluded from
existence at equilibrium but can be stabilized by driving a system out of
equilibrium, as demonstrated by recent experiments. These phases can also
display universal behaviors akin to standard equilibrium phase transitions.
Here, we use an ensemble of about a million strontium-88 atoms in an optical
cavity to simulate a collective Lipkin-Meshkov-Glick model, an iconic model in
quantum magnetism, and report the observation of distinct dynamical phases of
matter in this system. Our system allows us to probe the dependence of
dynamical phase transitions on system size, initial state and other parameters.
These observations can be linked to similar dynamical phases in related
systems, including the Josephson effect in superfluid helium, or coupled atomic
and solid-state polariton condensates. The system itself offers potential for
generation of metrologically useful entangled states in optical transitions,
which could permit quantum enhancement in state-of-the-art atomic clocks.
- Abstract（参考訳）: 光学キャビティにおける原子と光の相互作用は、制御された環境で集団(多体)量子物理学を研究する手段となる。
このような空洞内の原子のアンサンブルは、原子内部の準位がスピンの自由度を模倣し、空洞パラメータを変化させて調整可能な長距離相互作用を通して相互作用する集合量子スピンモデルの研究のために提案されている。
従来、原子-光相互作用とキャビティからの光の散逸の間に生じる非古典定常相が研究されてきた。
これらの系はまた、最近の実験で示されているように、平衡で存在せず、平衡からシステムを駆逐することで安定化できる物質の動的相を研究する機会を提供する。
これらの位相は標準平衡相転移に似た普遍的な挙動を示すこともできる。
ここでは、約100万個のストロンチウム88原子を光学空洞に配置して、量子磁性の象徴的モデルである集団リプキン・メシュコフ・グリク模型をシミュレートし、この系における物質の異なる動的相の観察を報告した。
本システムでは,システムサイズや初期状態,その他のパラメータに対する動的相転移の依存性を調べることができる。
これらの観測は、超流動ヘリウムにおけるジョセフソン効果や、原子と固体のポラリトン凝縮など、関連する系の類似の動的相と関連付けられる。
このシステム自体は、光学遷移におけるメトロロジー上有用な絡み合い状態を生成する可能性を提供し、最先端の原子時計での量子化を可能にする。
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