論文の概要: Cavity QED with Quantum Gases: New Paradigms in Many-Body Physics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.04473v2
- Date: Tue, 26 Oct 2021 08:42:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-12 05:16:38.186486
- Title: Cavity QED with Quantum Gases: New Paradigms in Many-Body Physics
- Title（参考訳）: 量子気体を用いたキャビティQED:多体物理の新しいパラダイム
- Authors: Farokh Mivehvar and Francesco Piazza and Tobias Donner and Helmut
Ritsch
- Abstract要約: 量子ガス空洞QEDの最近の展開と現状を概観する。
複合量子ガスキャビティシステムは、基本固体ハミルトニアンの実施、シミュレーション、実験を行う機会を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We review the recent developments and the current status in the field of
quantum-gas cavity QED. Since the first experimental demonstration of atomic
self-ordering in a system composed of a Bose-Einstein condensate coupled to a
quantized electromagnetic mode of a high-$Q$ optical cavity, the field has
rapidly evolved over the past decade. The composite quantum-gas--cavity systems
offer the opportunity to implement, simulate, and experimentally test
fundamental solid-state Hamiltonians, as well as to realize non-equilibrium
many-body phenomena beyond conventional condensed-matter scenarios. This hinges
on the unique possibility to design and control in open quantum environments
photon-induced tunable-range interaction potentials for the atoms using
tailored pump lasers and dynamic cavity fields. Notable examples range from
Hubbard-like models with long-range interactions exhibiting a
lattice-supersolid phase, over emergent magnetic orderings and quasicrystalline
symmetries, to the appearance of dynamic gauge potentials and non-equilibrium
topological phases. Experiments have managed to load spin-polarized as well as
spinful quantum gases into various cavity geometries and engineer versatile
tunable-range atomic interactions. This led to the experimental observation of
spontaneous discrete and continuous symmetry breaking with the appearance of
soft-modes as well as supersolidity, density and spin self-ordering, dynamic
spin-orbit coupling, and non-equilibrium dynamical self-ordered phases among
others. In addition, quantum-gas--cavity setups offer new platforms for
quantum-enhanced measurements. In this review, starting from an introduction to
basic models, we pedagogically summarize a broad range of theoretical
developments and put them in perspective with the current and near future
state-of-art experiments.
- Abstract（参考訳）: 量子ガスキャビティqedの分野における最近の展開と現状について概観する。
ボース・アインシュタイン凝縮体と高q$光学キャビティの量子化された電磁モードを結合した系における原子の自己秩序化の最初の実験的実証以来、この分野は過去10年間に急速に発展してきた。
複合量子ガスキャビティシステムは、基本固体ハミルトニアンの実施、シミュレーション、実験的にテストする機会を提供し、従来の凝縮マッターシナリオを超えた非平衡多体現象を実現する。
これは、テーラードポンプレーザーと動的キャビティ場を用いた原子の光子誘起波長-範囲相互作用ポテンシャルによるオープン量子環境における設計と制御のユニークな可能性にかかっている。
注目すべき例は、格子超固体相を示す長距離相互作用を持つハバード的モデル、創発的磁気秩序と準結晶対称性、動的ゲージポテンシャルや非平衡位相相の出現などである。
スピン偏極とスピンフルな量子ガスを様々なキャビティジオメトリにロードし、多彩な可変範囲原子間相互作用を設計できるようになった。
これにより、ソフトモードの出現とともに、超固性、密度、スピンの自己秩序化、動的スピン軌道結合、非平衡動的自己秩序相など、自発的離散的および連続的対称性の破れが実験的に観察された。
さらに、量子ガスキャビティセットアップは、量子エンハンス測定のための新しいプラットフォームを提供する。
本総説では, 基礎モデルの導入から, 幅広い理論的展開を段階的に要約し, 現状と近未来の技術実験を考察する。
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