論文の概要: A Weakly-Interacting Many-Body System of Rydberg Polaritons Based on
Electromagnetically Induced Transparency
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.13526v2
- Date: Tue, 25 May 2021 02:02:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 22:47:03.850491
- Title: A Weakly-Interacting Many-Body System of Rydberg Polaritons Based on
Electromagnetically Induced Transparency
- Title（参考訳）: 電磁誘導透明性に基づくライドベルク分極系の弱い相互作用多体系
- Authors: Bongjune Kim, Ko-Tang Chen, Shih-Si Hsiao, Sheng-Yang Wang, Kai-Bo Li,
Julius Ruseckas, Gediminas Juzeliunas, Teodora Kirova, Marcis Auzinsh,
Ying-Cheng Chen, Yong-Fan Chen, and Ite A. Yu
- Abstract要約: 弱い相互作用を持つRydberg偏光子に対する平均場アプローチを実験的に検証した。
DDIによる位相シフトや減衰は、リドバーグ分極間の弾性あるいは衝突の結果と見なすことができる。
この観測により、弾性衝突は、この弱い相互作用を持つ多体系の熱化過程を駆動するのに十分であることが示された。
- 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 proposed utilizing a medium with a high optical depth (OD) and a Rydberg
state of low principal quantum number, $n$, to create a weakly-interacting
many-body system of Rydberg polaritons, based on the effect of
electromagnetically induced transparency (EIT). We experimentally verified the
mean field approach to weakly-interacting Rydberg polaritons, and observed the
phase shift and attenuation induced by the dipole-dipole interaction (DDI). The
DDI-induced phase shift or attenuation can be viewed as a consequence of the
elastic or inelastic collisions among the Rydberg polaritons. Using a
weakly-interacting system, we further observed that a larger DDI strength
caused a width of the momentum distribution of Rydberg polaritons at the exit
of the system to become notably smaller as compared with that at the entrance.
In this study, we took $n =32$ and the atomic (or polariton) density of
5$\times10^{10}$ (or 2$\times10^{9}$) cm$^{-3}$. The observations demonstrate
that the elastic collisions are sufficient to drive the thermalization process
in this weakly-interacting many-body system. The combination of the $\mu$s-long
interaction time due to the high-OD EIT medium and the $\mu$m$^2$-size
collision cross section due to the DDI suggests a new and feasible platform for
the Bose-Einstein condensation of the Rydberg polaritons.
- Abstract（参考訳）: 我々は、電磁誘導透過(EIT)の効果に基づき、高光学深度(OD)と低主量子数(n$)のRydberg状態の媒体を用いて、弱い相互作用を持つ多体多体系(Rydberg polariton)を作成することを提案した。
我々は,弱い相互作用を持つリドベルク偏光子に対する平均場アプローチを実験的に検証し,双極子-双極子相互作用(DDI)による位相シフトと減衰を観察した。
DDIによる位相シフトや減衰は、リドベルク偏光子間の弾性的あるいは非弾性的な衝突の結果と見なすことができる。
さらに, 弱い相互作用系を用いることで, DDI強度が大きいと, システム出口におけるRydberg偏光子の運動量分布の幅が, 入口に比べて顕著に小さくなることがわかった。
この研究では、$n =32$と5$\times10^{10}$(または2$\times10^{9}$)cm$^{-3}$の原子(または偏光子)密度を計算した。
この観測により、弾性衝突は、この弱い相互作用を持つ多体系の熱化過程を駆動するのに十分であることが示された。
高OD EIT媒体による$\mu$s-long相互作用時間とDDIによる$\mu$m$^2$-size衝突断面積の組み合わせは、ライドバーグ分極のボース・アインシュタイン凝縮のための新しい実現可能なプラットフォームを示唆している。
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