論文の概要: Random singlet phase of cold atoms coupled to a photonic crystal waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.11759v2
• Date: Tue, 26 May 2020 15:09:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-18 21:33:08.112875
• Title: Random singlet phase of cold atoms 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寒冷原子のランダム一重項位相
• Authors: David Z. Li, Marco T. Manzoni, and Darrick E. Chang
• Abstract要約: フォトニック結晶の導波路の近くに閉じ込められたコールド原子からなるシステムは、近年量子原子-光界面のエキサイティングなプラットフォームとして出現している。 この状態は、主に短距離乱れ系に関連付けられている興味深い多体量子現象を実際に実現可能であることを示す。
• 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: Systems consisting of cold atoms trapped near photonic crystal waveguides have recently emerged as an exciting platform for quantum atom-light interfaces. Such a system enables realization of tunable long-range interactions between internal states of atoms (spins), mediated by guided photons. Currently, experimental platforms are still limited by low filling fractions, where the atom number is much smaller than the number of sites at which atoms can potentially be trapped. Here, we show that this regime in fact enables interesting many-body quantum phenomena, which are typically associated with short-range disordered systems. As an example, we show how the system can realize the so-called "random singlet phase", in which all atoms pair into entangled singlets, but the pairing occurs over a distribution of ranges as opposed to nearest neighbors. We use a renormalization group method to obtain the distribution of spin entanglement in the random singlet phase, and show how this state can be approximately reached via adiabatic evolution from the ground state of a non-interacting Hamiltonian. We also discuss how experimentally this random singlet phase can be observed. We anticipate that this work will accelerate the route toward the exploration of strongly correlated matter in atom-nanophotonics interfaces, by avoiding the requirement of perfectly filled lattices.
• Abstract（参考訳）: フォトニック結晶導波路の近くに閉じ込められた冷たい原子からなるシステムは、最近量子原子-光界面のエキサイティングなプラットフォームとして登場した。 このようなシステムは、誘導光子によって媒介される原子の内部状態(スピン)間の可変な長距離相互作用の実現を可能にする。 現在、実験用プラットフォームは低い充填率で制限されており、原子番号は原子が閉じ込められる可能性のある部位の数よりもはるかに小さい。 ここでは、この状態が、典型的には短距離乱れ系に関連付けられている興味深い多体量子現象を可能にすることを示す。 例えば、全ての原子が絡み合った一重項に対になるいわゆる「ランダム一重項」をシステムがどのように実現できるかを示す。 再正規化群法を用いてランダム一重項位相におけるスピンの絡み合いの分布を求め、非相互作用ハミルトニアンの基底状態から断熱的進化を通じてこの状態が概ね到達できることを示す。 また, このランダム一重項を実験的に観測する方法について考察する。 本研究は, 完全充填格子の要求を回避することにより, 原子-ナノフォトニクス界面における強相関物質探索への道のりを早めることを期待する。

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