論文の概要: Encoding a one-dimensional topological gauge theory in a Raman-coupled Bose-Einstein condensate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.05386v3
• Date: Tue, 18 Oct 2022 13:00:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-17 08:04:06.945045
• Title: Encoding a one-dimensional topological gauge theory in a Raman-coupled Bose-Einstein condensate
• Title（参考訳）: ラマン結合ボース・アインシュタイン凝縮体における1次元位相ゲージ理論の符号化
• Authors: Craig S. Chisholm, Anika Fr\"olian, Elettra Neri, Ram\'on Ramos, Leticia Tarruell and Alessio Celi
• Abstract要約: トポロジカルゲージ理論は強い相関系の強力な記述を提供する。 制御量子系のトポロジカルゲージ理論は、エキゾチック励起を持つ系へのアクセスを提供する。
• 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: Topological gauge theories provide powerful effective descriptions of certain strongly correlated systems, a prime example being the Chern-Simons gauge theory of fractional quantum Hall states. Engineering topological gauge theories in controlled quantum systems is of both conceptual and practical importance, as it would provide access to systems with exotic excitations such as anyons without the need for strong correlations. Here, we discuss a scheme to engineer the chiral BF theory, a minimal model of a topological gauge theory corresponding to a one-dimensional reduction of the Chern-Simons theory, with ultracold atoms. Using the local conservation laws of the theory, we encode its quantum Hamitonian into an ultracold quantum gas with chiral interactions. Building on a seminal proposal by Edmonds et al. (Phys. Rev. Lett. 110, 085301 (2013)), we show how to implement it in a Raman-coupled Bose-Einstein condensate with imbalanced scattering lengths, as we have recently realized experimentally (Fr\"olian et al., Nature 608, 293 (2022)). We discuss the properties of the chiral condensate from a gauge theory perspective, and assess the validity of the effective quantum description for accessible experimental parameters via numerical simulations. Our approach lays the foundation for realizing topological gauge theories in higher dimensions with Bose-Einstein condensates.
• Abstract（参考訳）: 位相ゲージ理論は、ある強相関系の強力な実効的な記述を提供し、その主な例は分数量子ホール状態のチャーン・シモンズゲージ理論である。 制御量子系における工学的トポロジカルゲージ理論は、強い相関関係を必要とせず、エキゾチックな励起を持つ系へのアクセスを提供するため、概念的かつ実用的に重要である。 ここでは、チャーン・シモンズ理論の一次元還元に対応する位相ゲージ理論の極小モデルであるキラルbf理論を超低温原子で設計するためのスキームについて論じる。 理論の局所保存則を用いて、その量子ハミトニアンをカイラル相互作用を持つ超コールド量子ガスに符号化する。 Edmondsらによる独創的な提案に基づく(Phys)。 Rev. Lett. 110, 085301 (2013) では、ラマン結合ボース=アインシュタイン凝縮体(英語版)(Bose-Einstein condensate)を非平衡散乱長で実装する方法を示す(Fr\olian et al., Nature 608, 293 (2022))。 ゲージ理論の観点からは,カイラル凝縮体の物性を考察し,数値シミュレーションによりアクセス可能な実験パラメータに対する有効量子記述の有効性を評価する。 我々のアプローチは、ボース=アインシュタイン凝縮を伴う高次元の位相ゲージ理論を実現する基盤となる。

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