論文の概要: Dynamics of Rydberg excitations and quantum correlations in an atomic array coupled to a photonic crystal waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.09885v2
• Date: Wed, 24 Jun 2020 07:03:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-28 11:43:11.126644
• Title: Dynamics of Rydberg excitations and quantum correlations in an atomic array coupled to a photonic crystal waveguide
• Title（参考訳）: フォトニック結晶導波路に結合した原子配列におけるリドバーグ励起と量子相関のダイナミクス
• Authors: Yashwant Chougale, Jugal Talukdar, Tom\'as Ramos, Rejish Nath
• Abstract要約: 我々は、最大2つのリドベルク励起のダイナミクスと、フォトニック結晶導波路に結合した原子鎖の相関成長を研究する。 この設定では、励起は導波路によって媒介される指数関数的に減衰する交換相互作用を介して、ある原子から別の原子にホップすることができる。
• 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: We study the dynamics of up to two Rydberg excitations and the correlation growth in a chain of atoms coupled to a photonic crystal waveguide. In this setup, an excitation can hop from one atom to another via exponentially decaying exchange interactions mediated by the waveguide. An initially localized excitation undergoes a continuous-time quantum walk for short-range hopping, and for long-range, it experiences quasi-localization. Besides that, the inverse participation ratio reveals a super-ballistic diffusion of the excitation in short times, whereas, at a long time, it becomes ballistic. For two initially localized excitations, intriguing, and complex dynamical scenarios emerge for different initial separations due to the competition between the Rydberg-Rydberg and exchange interactions. In particular, the two-point correlation reveals a light-cone behavior even for sufficiently long-range exchange interactions. Additionally, we characterize the growth of bipartite entanglement entropy, which exhibits a global bound if only one excitation is present in the dynamics. Finally, we analyze the effect of imperfections due to spontaneous emission from the Rydberg state into photons outside the waveguide and show that all physical phenomena we predict are well within experimental reach.
• Abstract（参考訳）: 我々は、最大2つのリドベルク励起のダイナミクスと、フォトニック結晶導波路に結合した原子鎖の相関成長を研究する。 この設定では、励起は導波路によって媒介される指数関数的に減衰する交換相互作用を介して、ある原子から別の原子にホップすることができる。 初期局所励起は短距離ホッピングのための連続時間量子ウォークとなり、長距離では準局所化を経験する。 それに加えて、逆参加比は短時間で励起の超球状拡散を示すが、長い時間で弾道的になる。 初期の2つの局所的な励起では、興味をそそる、複雑な力学的なシナリオが、rydberg-rydberg と交換相互作用の競合により、異なる初期分離のために現れる。 特に、2点相関は十分な長距離交換相互作用であっても光円錐の挙動を示す。 さらに, 2成分の絡み合いエントロピーの成長を特徴とし, 1つの励起がダイナミクスに存在すれば大域的な境界を示す。 最後に、ライドバーグ状態から導波路外の光子への自発的放出による不完全性の影響を分析し、我々が予測する全ての物理現象が実験の範囲内にあることを示す。

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