論文の概要: An optical lattice with sound
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.13922v3
- Date: Wed, 11 May 2022 17:44:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-02 04:21:15.967079
- Title: An optical lattice with sound
- Title（参考訳）: 音のついた光学格子
- Authors: Yudan Guo, Ronen M. Kroeze, Brendan P. Marsh, Sarang Gopalakrishnan,
Jonathan Keeling, and Benjamin L. Lev
- Abstract要約: 量子音波 -- フォノン -- は結晶材料の弾性応答を制御している。
Bose-Einstein Condensate (BEC) を用いたフォノンモードの光学格子を作成する。
我々の結果は、量子固体の弾性のリッチな物理学を探求する道を開いた。
- 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: Quantised sound waves -- phonons -- govern the elastic response of
crystalline materials, and also play an integral part in determining their
thermodynamic properties and electrical response (e.g., by binding electrons
into superconducting Cooper pairs). The physics of lattice phonons and
elasticity is absent in simulators of quantum solids constructed of neutral
atoms in periodic light potentials: unlike real solids, traditional optical
lattices are silent because they are infinitely stiff. Optical-lattice
realisations of crystals therefore lack some of the central dynamical degrees
of freedom that determine the low-temperature properties of real materials.
Here, we create an optical lattice with phonon modes using a Bose-Einstein
condensate (BEC) coupled to a confocal optical resonator. Playing the role of
an active quantum gas microscope, the multimode cavity QED system both images
the phonons and induces the crystallisation that supports phonons via
short-range, photon-mediated atom-atom interactions. Dynamical susceptibility
measurements reveal the phonon dispersion relation, showing that these
collective excitations exhibit a sound speed dependent on the BEC-photon
coupling strength. Our results pave the way for exploring the rich physics of
elasticity in quantum solids, ranging from quantum melting transitions to
exotic ``fractonic'' topological defects in the quantum regime.
- Abstract（参考訳）: 量子音波 -- フォノン -- は結晶材料の弾性応答を制御し、その熱力学的性質と電気的応答(例えば電子を超伝導クーパー対に結合させること)を決定する重要な役割を果たす。
格子フォノンと弾性の物理学は、周期的な光ポテンシャルで中性原子で構成された量子固体のシミュレータには欠落している:実際の固体とは異なり、従来の光学格子は無限に硬いため無音である。
したがって、結晶の光学格子的実現は、実際の物質の低温特性を決定する中心的な動的自由度を欠いている。
そこで我々はBose-Einstein Condensate (BEC) を共焦点光共振器に結合したフォノンモードの光学格子を生成する。
アクティブ量子ガス顕微鏡の役割を担い、多モードキャビティQEDシステムはフォノンを撮像し、短距離光子を介する原子-原子相互作用を通じてフォノンをサポートする結晶化を誘導する。
動的感受性測定により、フォノンの分散関係が明らかとなり、これらの集合励起はBEC-光子結合強度に依存する音速を示す。
この結果は、量子固体の弾性のリッチな物理学を探求する方法であり、量子融解遷移から量子状態におけるエキゾチックな「フラクタルトニック」な位相的欠陥まで幅広い。
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