論文の概要: Observation of a quantum phase transition in the quantum Rabi model with a single trapped ion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.05409v1
• Date: Wed, 10 Feb 2021 13:03:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-12 00:48:55.012963
• Title: Observation of a quantum phase transition in the quantum Rabi model with a single trapped ion
• Title（参考訳）: 単一イオンを捕捉した量子Rabiモデルにおける量子相転移の観察
• Authors: M.-L. Cai, Z.-D. Liu, W.-D. Zhao, Y.-K. Wu, Q.-X. Mei, Y. Jiang, L. He, X. Zhang, Z.-C. Zhou, L.-M. Duan
• Abstract要約: 量子相転移(QPT)は通常、熱力学の限界に近づく大きな自由度を持つ多体系に関連付けられる。 QPTは2段階の原子と1モードのボゾン場のみからなる単純な系で発生することが判明した。 量子ラビモデルにおけるQPTの1つのトラップイオンを用いた実験実験を報告した。
• 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: Quantum phase transitions (QPTs) are usually associated with many-body systems with large degrees of freedom approaching the thermodynamic limit. In such systems, the many-body ground state shows abrupt changes at zero temperature when the control parameter of the Hamiltonian is scanned across a quantum critical point. Recently it has been realized that a QPT can also occur in a simple system composed of only a two-level atom and a single-mode bosonic field, described by the quantum Rabi model (QRM). Here we report the first experimental demonstration of a QPT in the QRM using a single trapped ion. We measure the average spin-up state population of the ion and the average phonon number in its spatial oscillation mode as two order parameters and observe the clear evidences of the phase transition via slow quench of the coupling between the ion and its spatial motion. An experimental probe of the phase transitions in a fundamental quantum optics model without imposing the thermodynamic limit opens up a new window for the controlled study of QPTs and quantum critical phenomena.
• Abstract（参考訳）: 量子相転移(QPT)は通常、熱力学の限界に近づく大きな自由度を持つ多体系に関連付けられる。 このような系では、ハミルトニアンの制御パラメータが量子臨界点を越えて走査されるとき、多体基底状態は0温度で突然変化を示す。 近年、量子ラビモデル (qrm) によって記述された2レベル原子と単モードボソニック場のみからなる単純な系においてもqptが発生することが示されている。 本報告では,QRMにおけるQPTの1つのトラップイオンを用いた実験例を報告する。 本研究では, イオンのスピンアップ状態と空間振動モードの平均フォノン数の平均を2次パラメータとして測定し, イオンと空間運動の結合の遅いクエンチによる相転移の明確な証拠を観察する。 熱力学的限界を課さない基本的な量子光学モデルにおける相転移の実験的なプローブは、qptと量子臨界現象の制御研究のための新しい窓を開く。

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