論文の概要: Feedback cooling Bose gases to quantum degeneracy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.05069v1
- Date: Fri, 10 Jun 2022 13:03:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 23:03:01.108933
- Title: Feedback cooling Bose gases to quantum degeneracy
- Title（参考訳）: 量子縮退へのフィードバック冷却ボースガス
- Authors: Matthew L. Goh, Zain Mehdi, Richard L. Taylor, Ryan J. Thomas, Ashton
S. Bradley, Michael R. Hush, Joseph J. Hope, Stuart S. Szigeti
- Abstract要約: 実時間フィードバックを用いて原子ボースガスを量子縮退に冷却できることが示される。
本研究では, 初期低濃度熱ボースガスをフィードバック制御により高純度ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)に冷却できることを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Degenerate quantum gases are instrumental in advancing many-body quantum
physics and underpin emerging precision sensing technologies. All
state-of-the-art experiments use evaporative cooling to achieve the ultracold
temperatures needed for quantum degeneracy, yet evaporative cooling is
extremely lossy: more than 99.9% of the gas is discarded. Such final particle
number limitations constrain imaging resolution, gas lifetime, and applications
leveraging macroscopic quantum coherence. Here we show that atomic Bose gases
can be cooled to quantum degeneracy using real-time feedback, an entirely new
method that does not suffer the same limitations as evaporative cooling.
Through novel quantum-field simulations and scaling arguments, we demonstrate
that an initial low-condensate-fraction thermal Bose gas can be cooled to a
high-purity Bose-Einstein condensate (BEC) by feedback control, with
substantially lower atomic loss than evaporative cooling. Advantages of
feedback cooling are found to be robust to imperfect detection, finite
resolution of the control and measurement, time delay in the control loop, and
spontaneous emission. Using feedback cooling to create degenerate sources with
high coherence and low entropy enables new capabilities in precision
measurement, atomtronics, and few- and many-body quantum physics.
- Abstract（参考訳）: 縮退した量子ガスは、多体量子物理学の進歩と新たな精密センシング技術を支える。
最先端の実験はすべて蒸発冷却を用いて量子縮退に必要な超低温を達成するが、蒸発冷却は非常に損失が多く、99.9%以上のガスが廃棄される。
このような最終的な粒子数制限は、撮像解像度、気体寿命、およびマクロ量子コヒーレンスを利用した応用を制限する。
ここでは、原子ボースガスをリアルタイムフィードバックを用いて量子縮退に冷却できることを示し、蒸発冷却と同じ制限を課さない全く新しい方法を示す。
新たな量子場シミュレーションとスケーリングの議論を通じて, 蒸発冷却よりも原子損失が著しく低い高純度ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)に初期低濃度のボースガスを冷却できることを実証した。
フィードバック冷却の利点は、不完全な検出、制御と測定の有限分解、制御ループの時間遅延、自発的放出に頑健であることが示されている。
フィードバック冷却を使って高いコヒーレンスと低エントロピーを持つ縮退源を作成することにより、精密測定、原子トロニクス、そして少数または多体量子物理学の新たな能力が得られる。
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