論文の概要: Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.08257v1
• Date: Wed, 18 Mar 2020 14:56:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-28 20:16:44.912522
• Title: Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with photons
• Title（参考訳）: 光子と相互作用する原子配列に現れる量子ホール位相
• Authors: Alexander V. Poshakinskiy, Janet Zhong, Yongguan Ke, Nikita A. Olekhno, Chaohong Lee, Yuri S. Kivshar, Alexander N. Poddubny
• Abstract要約: 位相量子相は現代物理学の多くの概念の根底にある。 ここでは、トポロジカルエッジ状態、スペクトルランダウレベル、ホフスタッターバタフライを持つ量子ホール相が、単純な量子系に出現することを明らかにする。 このようなシステムでは、古典的なディックモデルによって記述されている光に結合した2レベル原子(量子ビット)の配列が、最近、低温原子と超伝導量子ビットによる実験で実現されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 101.18253437732933
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Topological quantum phases underpin many concepts of modern physics. While the existence of disorder-immune topological edge states of electrons usually requires magnetic fields, direct effects of magnetic field on light are very weak. As a result, demonstrations of topological states of photons employ synthetic fields engineered in special complex structures or external time-dependent modulations. Here, we reveal that the quantum Hall phase with topological edge states, spectral Landau levels and Hofstadter butterfly can emerge in a simple quantum system, where topological order arises solely from interactions without any fine-tuning. Such systems, arrays of two-level atoms (qubits) coupled to light being described by the classical Dicke model, have recently been realized in experiments with cold atoms and superconducting qubits. We believe that our finding will open new horizons in several disciplines including quantum physics, many-body physics, and nonlinear topological photonics, and it will set an important reference point for experiments on qubit arrays and quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 位相量子相は現代物理学の多くの概念の根底にある。 電子の無秩序なトポロジカルエッジ状態の存在は通常磁場を必要とするが、光に対する磁場の直接効果は非常に弱い。 結果として、光子の位相状態のデモンストレーションは、特別な複素構造や外部時間依存変調で設計された合成場を用いる。 ここでは、トポロジカルなエッジ状態、スペクトルランダウレベル、ホフスタッター・バターフライを持つ量子ホール相が単純な量子系に現れ、トポロジカルな秩序は微調整なしで相互作用からのみ生じる。 このような系は、古典ディッケモデルによって記述された光に結合された2段階の原子(量子ビット)の配列であり、最近、低温原子と超伝導量子ビットの実験で実現されている。 我々は、量子物理学、多体物理学、非線形トポロジカルフォトニクスを含むいくつかの分野において新たな地平線が開かれ、量子ビットアレイや量子シミュレータの実験において重要な基準点となると考えている。

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