論文の概要: Mesoscopic quantum superposition states of weakly-coupled matter-wave solitons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.13196v1
• Date: Thu, 26 Nov 2020 09:26:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-22 22:44:50.877486
• Title: Mesoscopic quantum superposition states of weakly-coupled matter-wave solitons
• Title（参考訳）: 弱結合性物質波ソリトンのメソスコピック量子重ね合わせ状態
• Authors: Dmitriy Tsarev, Alexander Alodjants, The Vinh Ngo, and Ray-Kuang Lee
• Abstract要約: 我々は原子ソリトンジョセフソン接合(SJJ)素子の量子特性を確立する。 量子領域におけるSJJ-モデルは、全粒子数の2乗に比例した有効非線形強度のため、特異な特徴を示すことを示す。 得られた量子状態は、絡み合ったフォック状態の小さな成分が存在する場合、凝縮物からの粒子損失がほとんどないことに抵抗性があることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.720142291102135
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Josephson junctions (JJs) are at the heart of modern quantum technologies and metrology. In this work we establish quantum features of an atomic soliton Josephson junction (SJJ) device, which consists of two weakly-coupled condensates with negative scattering length. The condensates are trapped in a double-well potential and elongated in one dimension. Starting with classical field theory we map for the first time a two-soliton problem onto the effective two-mode Hamiltonian and perform a second quantization procedure. Compared to the conventional Bosonic Josephson junction (BJJ) condensate system, we show that the SJJ-model in quantum domain exhibits unusual features due to its effective nonlinear strength proportional to the square of total particle number, $N^2$. A novel self-tuning effect for the effective tunneling parameter is also demonstrated in the SJJ-model, which depends on the particle number and rapidly vanishes as the JJ population imbalance increases. The formation of entangled Fock state superposition is predicted for the quantum SJJ-model, revealing dominant $N00N$-state components at the "edges" for $n=0, N$ particle number. We have shown that the obtained quantum state is more resistant to few particle losses from the condensates if tiny components of entangled Fock states are present in the vicinity of the major $N00N$-state component. This peculiarity of the quantum SJJ-model establishes an important difference from its semiclassical analogue obtained in the framework of Hartree approach.
• Abstract（参考訳）: ジョセフソンジャンクション (josephson junctions, jjs) は現代の量子技術とメトロロジーの中心にある。 本研究では, 原子ソリトンジョセフソン接合(SJJ)素子の量子的特性を, 負の散乱長を持つ2つの弱結合凝縮体から構成する。 凝縮物は二重井戸ポテンシャルに閉じ込められ、1次元で伸びる。 古典場理論から始めて、2ソリトン問題を実効2モードハミルトニアンに初めて写像し、第二量子化手順を実行する。 従来のボソニック・ジョセフソン接合 (BJJ) 縮合系と比較して、量子領域のSJJモデルは、全粒子数の2乗に比例する有効非線形強度である$N^2$の特異な特徴を示す。 有効トンネルパラメータに対する新しい自己調整効果は,粒子数に依存するSJJモデルでも示され,JJ人口の不均衡が増加するにつれて急速に消失する。 エンタングルフォック状態重ね合わせの形成は量子sjjモデルで予測され、n=0, n$粒子数で「エッジ」で支配的なn00n$状態成分を示す。 エンタングルフォック状態の小さな成分が主要なn00n$状態成分の近傍に存在する場合、得られた量子状態は凝縮物によるわずかな粒子損失に抵抗することが示されている。 この量子sjj-モデルの特異性は、ハーツリーアプローチの枠組みで得られた半古典的類似物との重要な違いを定めている。

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