論文の概要: Spontaneous symmetry breaking in frustrated triangular atom arrays due
to cooperative light scattering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.15216v1
- Date: Thu, 30 Jun 2022 12:00:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-07 04:41:15.832367
- Title: Spontaneous symmetry breaking in frustrated triangular atom arrays due
to cooperative light scattering
- Title（参考訳）: 協調光散乱によるフラストレーション三角形原子配列の自発的対称性の破れ
- Authors: C. D. Parmee, K. E. Ballantine, J. Ruostekoski
- Abstract要約: 低光強度の三角形単位細胞の配列幾何が、ほぼ平らなバンドを形成する集合励起を退化させるかを示す。
驚くべきことに、双極子相互作用による励起が、フラストレーション磁石や超流動中の光アナログとどのように対応するかが分かる。
- 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: We demonstrate the presence of an optical phase transition with
frustration-induced spontaneous symmetry breaking in a triangular planar atomic
array due to cooperative light-mediated interactions. We show how the array
geometry of triangle unit cells at low light intensities leads to degenerate
collective radiative excitations forming nearly flat bands. We drive degenerate
pairs of collective excitations to be equally populated in both cases of the
atomic polarization in the lattice plane and perpendicular to it. At higher
intensities, above specific threshold values, this symmetry in the populations
is spontaneously broken. We also develop an effective few-mode model that
provides semianalytic descriptions of the symmetry-breaking threshold and
infinite-lattice limit phase transition. Surprisingly, we find how excitations
due to dipolar interactions correspond to optical analogs of those found in
frustrated magnets and superfluids, with closely related symmetry-breaking
mechanisms despite the significant physical differences between these systems,
opening potential for simulating even quantum magnetism. Transmitted light
through the array conveys information about symmetry breaking in the hysteresis
behavior of the spectrum. Moreover, in a Mott-insulator state, the atomic
positions are subject to zero-point quantum fluctuations. Interpreting each
stochastic realization as a light-induced quantum measurement of the atomic
position configuration, we find how strong nonlinearities and even weak
position uncertainties lead to considerable measurement-induced symmetry
breaking, while ensemble-averaging over many realizations restores the original
symmetry and the unbroken state. Larger position uncertainty results in the
formation of domains of different broken symmetries.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,協調的な光相互作用による三角平面原子配列におけるフラストレーション誘起自発的対称性の破れを伴う光相転移の存在を実証する。
低光強度の三角形単位細胞の配列幾何が、ほぼ平らなバンドを形成する集合放射励起を退化させるかを示す。
我々は、縮退した集合励起対を、格子面の原子分極とそれに垂直な両方の場合において等しく占有するように駆動する。
特定のしきい値よりも高い強度では、この集団の対称性は自発的に破壊される。
また,対称性破壊しきい値と無限格子極限位相遷移を半解析的に記述する有効な数モードモデルを開発した。
驚くべきことに、双極子相互作用による励起が、フラストレーション磁石や超流動の光学的類似物とどのように対応するかが、これらの系の間に大きな物理的違いがあるにもかかわらず、密接に関連する対称性破壊機構を持ち、量子磁気をシミュレーションする可能性を開く。
アレイを通る透過光は、スペクトルのヒステリシス挙動における対称性の破れに関する情報を伝達する。
さらに、モット絶縁体状態においては、原子位置はゼロ点量子揺らぎを受ける。
それぞれの確率的実現を原子位置配置の光誘起量子測度として解釈すると、強い非線形性や弱い位置の不確かさが測定誘起対称性の破れを招き、多くの実現に対するアンサンブル包含は元の対称性と未破壊状態を取り戻す。
より大きな位置の不確実性により、異なる対称性の領域が形成される。
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