論文の概要: Engineering random spin models with atoms in a high-finesse cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.09421v1
- Date: Fri, 19 Aug 2022 16:13:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-30 11:58:22.365268
- Title: Engineering random spin models with atoms in a high-finesse cavity
- Title（参考訳）: 高精細空洞中の原子を含む工学的ランダムスピンモデル
- Authors: Nick Sauerwein, Francesca Orsi, Philipp Uhrich, Soumik Bandyopadhyay,
Francesco Mattiotti, Tigrane Cantat-Moltrecht, Guido Pupillo, Philipp Hauke,
Jean-Philippe Brantut
- Abstract要約: 我々は、空洞内の原子雲を制御可能な光シフトに従属させることにより、全対一で相互作用する無秩序なスピンシステムを実現する。
システムの低エネルギー励起を探索することにより、幅広いパラメータ範囲にわたる障害との相互作用の競合について検討する。
結果は任意のスピンハミルトニアンの設計のための自由プログラマブルキャビティ媒介相互作用に向けた重要なステップを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.787025970442755
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: All-to-all interacting, disordered quantum many-body models have a wide range
of applications across disciplines, from spin glasses in condensed-matter
physics, over holographic duality in high-energy physics, to annealing
algorithms in quantum computing. Typically, these models are abstractions that
do not find unambiguous physical realisations in nature. Here, we realise an
all-to-all interacting, disordered spin system by subjecting an atomic cloud in
a cavity to a controllable light shift. Adjusting the detuning between atom
resonance and cavity mode, we can tune between disordered versions of a
central-mode model and a Lipkin-Meshkov-Glick model. By spectroscopically
probing the low-energy excitations of the system, we explore the competition of
interactions with disorder across a broad parameter range. We show how disorder
in the central-mode model breaks the strong collective coupling, making the
dark state manifold cross over to a random distribution of weakly-mixed
light-matter, "grey", states. In the Lipkin-Meshkov-Glick model the
ferromagnetic finite-size ground state evolves towards a paramagnet as disorder
is increased. In that regime, semi-localised eigenstates emerge, as we observe
by extracting bounds on the participation ratio. These results present
significant steps towards freely programmable cavity-mediated interactions for
the design of arbitrary spin Hamiltonians.
- Abstract（参考訳）: すべての相互作用と無秩序な量子多体モデルは、凝縮マッター物理学におけるスピングラス、高エネルギー物理学におけるホログラフィック双対性、量子コンピューティングにおけるアニーリングアルゴリズムなど、分野にまたがって幅広い応用がある。
通常、これらのモデルは自然界において不明瞭な物理的実現が見つからない抽象概念である。
ここでは、キャビティ内の原子雲を制御可能な光シフトにすることで、全ての相互作用する無秩序なスピン系を実現する。
原子共鳴とキャビティモードの変形を調整することで、中央モードモデルとリプキン-メシュコフ-グリックモデルの違いを調整できる。
システムの低エネルギー励起を分光学的に検出することにより、幅広いパラメータ範囲にわたる障害との相互作用の競合を探索する。
中心モードモデルにおける乱れが強結合を壊す様子を示し、ダーク状態多様体を弱混合光物質「グレー」状態のランダム分布に交差させる。
lipkin-meshkov-glickモデルでは、強磁性有限サイズの基底状態は乱れが大きくなるにつれてパラマグネットへと進化する。
この方法では、半局所的固有状態が出現し、参加比率の境界を抽出することによって観察される。
これらの結果は、任意のスピンハミルトニアンの設計のための自由プログラマブルキャビティ媒介相互作用に向けた重要なステップを示す。
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