論文の概要: Atomic self-organization emerging from tunable quadrature coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.03346v4
• Date: Wed, 3 Jun 2020 11:58:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 04:08:45.006555
• Title: Atomic self-organization emerging from tunable quadrature coupling
• Title（参考訳）: 調節可能な二次結合から生じる原子の自己組織化
• Authors: Jingtao Fan, Gang Chen, Suotang Jia
• Abstract要約: 本研究では,BECの2つの密度波自由度を空洞場の2つの四角度に分解する手法を提案する。 空洞散逸により動的に不安定な状態が生じる。 我々の研究は、キャビティ量子-電気力学系における量子シミュレーションツールボックスを豊かにしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.624813092014403
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The recent experimental observation of dissipation-induced structural instability provides new opportunities for exploring the competition mechanism between stationary and nonstationary dynamics [Science 366, 1496 (2019)]. In that study, two orthogonal quadratures of cavity field are coupled to two different Zeeman states of a spinor Bose-Einstein condensate (BEC). Here we propose a novel scheme to couple two density-wave degrees of freedom of a BEC to two quadratures of the cavity field. Being drastically different from previous studies, the light-matter quadratures coupling in our model is endowed with a tunable coupling angle. Apart from the uniform and self-organized phases, we unravel a dynamically unstable state induced by the cavity dissipation. Interestingly, the dissipation defines a particular coupling angle, across which the instabilities disappear. Moreover, at this critical coupling angle, one of the two atomic density waves can be independently excited without affecting one another. It is also found that our system can be mapped into a reduced three-level model under the commonly used low-excitation-mode approximation. However, the effectiveness of this approximation is shown to be broken by the dissipation nature for some special system parameters, hinting that the low-excitation-mode approximation is insufficient in capturing some dissipation-sensitive physics. Our work enriches the quantum simulation toolbox in the cavity-quantum-electrodynamics system and broadens the frontiers of light-matter interaction.
• Abstract（参考訳）: 最近の放散誘起構造不安定性の実験的観察は、定常力学と非定常力学の競合機構を探求する新たな機会となる(Science 366, 1496 (2019))。 この研究において、空洞場の2つの直交二次体は、ホウ素-アインシュタイン凝縮(BEC)の2つの異なるゼーマン状態に結合する。 本稿では,becの2つの密度波自由度をキャビティ場の2つの二次に結合する新しいスキームを提案する。 従来の研究とは大きく異なるため、我々のモデルにおける光物質と物質とのカップリングには、調節可能なカップリング角が与えられる。 均一および自己組織化相とは別に,空洞散逸により動的に不安定な状態が生じる。 興味深いことに、散逸は特定の結合角を定義し、そこで不安定が消える。 さらに、この臨界結合角では、2つの原子密度波のうちの1つが互いに影響を与えずに独立に励起することができる。 また,本システムは低励起モード近似を用いて3レベルモデルにマッピング可能であることも確認した。 しかしながら、この近似の有効性は、特定の系パラメータの散逸特性によって破られ、低励起モード近似が散逸に敏感な物理を捉えるには不十分であることを示している。 我々の研究は、空洞-量子-電気力学系の量子シミュレーションツールボックスを強化し、光-物質相互作用のフロンティアを広げる。

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