論文の概要: Quantum optics of ultracold quantum gases: open systems beyond
dissipation (habilitation thesis)
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.14933v2
- Date: Mon, 11 Apr 2022 08:57:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-20 11:48:53.611400
- Title: Quantum optics of ultracold quantum gases: open systems beyond
dissipation (habilitation thesis)
- Title（参考訳）: 超低温量子気体の量子光学:散逸を超えた開系(ハビテーション論)
- Authors: Igor B. Mekhov
- Abstract要約: 光は多体相の量子的非劣化プローブであることを示す。
測定バックアクションは、多体システムにおける競争の新たな源泉である。
我々は,集合的な光-物質相互作用に基づく量子シミュレータを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum optics and ultracold gases are established fields, but they almost do
not overlap: the quantum nature of light is typically neglected in works on
ultracold atoms. In our work the quantumness of both light and ultracold matter
plays a key role. First, we show that light is a quantum nondemolition (QND)
probe of many-body phases: they can be distinguished by correlations and full
distribution functions (we consider bosons, fermions, and dipolar molecules).
Light is not only sensitive to densities, but also to the matter-field
interference. Second, we prove that the measurement backaction constitutes a
novel source of competitions in many-body systems, especially, for non-QND
cases. This leads to a plethora of new phenomena: oscillations of multipartite
entangled modes, protection and break-up of fermion pairs, antiferromagnetic
orders, long-range pair tunnelling and entanglement beyond Hubbard models. We
prove that feedback control induces phase transitions and tunes their
universality class. Third, the quantization of trapping potential (quantum
optical lattices) leads to novel phases, including both density orders
(supersolids, density waves) and bond orders of matter fields (superfluid and
supersolid dimers, trimers). Results beyond ultracold atoms include: We extend
the paradigm of feedback control from the state control to control of phase
transitions. We present the measurement backaction as a novel source of
competitions in many-body physics. We merge quantum Zeno dynamics and
non-Hermitian physics and show a novel type of Zeno phenomena with Raman
transitions beyond Zeno dynamics. We propose quantum simulators based on
collective light-matter interaction. Our models can be applied to arrays of
other systems (qubits). In general, quantum measurements and feedback produce
new phenomena untypical to both closed unitary systems and open dissipative
ones in many-body physics.
- Abstract（参考訳）: 量子光学と超低温ガスは確立された場であるが、ほとんど重なってはいない。
我々の研究では、光と超低温の物質の量子性が重要な役割を果たす。
まず、光は多体相の量子非退化(qnd)プローブであることを示し、相関関数と全分布関数によって区別することができる(ボソン、フェルミオン、双極子分子を考える)。
光は密度だけでなく、物質界干渉にも敏感である。
第2に, 測定バックアクションが多体系, 特に非qnd系における新たな競合源であることを示す。
これは、多成分の絡み合いモードの振動、フェルミオン対の保護と分解、反強磁性秩序、長距離対トンネル、ハバード模型を越えての絡み合いなど、多くの新しい現象をもたらす。
フィードバック制御が位相遷移を誘導し、それらの普遍性クラスをチューニングすることを証明する。
第3に、トラップポテンシャル(量子光学格子)の量子化は、密度次数(超固体、密度波)と物質場(超流動および超固体二量体、トリマー)の結合次数の両方を含む新しい位相をもたらす。
我々は、フィードバック制御のパラダイムを状態制御から位相遷移の制御へと拡張する。
測定バックアクションを多体物理学における新たな競合源として提示する。
我々は量子ゼノダイナミクスと非エルミート物理を融合し、ゼノダイナミクスを超えたラマン遷移を持つ新しいタイプのゼノ現象を示す。
我々は,集合的な光-物質相互作用に基づく量子シミュレータを提案する。
我々のモデルは、他のシステム(キュービット)の配列に適用できる。
一般に、量子測定とフィードバックは、閉ユニタリ系と多体物理学における開放散逸系の両方に非定型な新しい現象を生み出す。
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