論文の概要: Many-body superradiance and dynamical symmetry breaking in waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.12970v2
• Date: Thu, 6 Oct 2022 14:15:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-25 02:44:47.176567
• Title: Many-body superradiance and dynamical symmetry breaking in waveguide QED
• Title（参考訳）: 導波路QEDにおける多体超放射と動的対称性の破れ
• Authors: Silvia Cardenas-Lopez, Stuart J. Masson, Zoe Zager, Ana Asenjo-Garcia
• Abstract要約: 超放射能バースト(Superradiant bursts)は、エキゾチック量子統計学の相関した光子状態を生成するための喫煙ガンである。 この物理は、ナノファイバーに近い原子から、伝送線に結合した超伝導量子ビットまで、様々な構成で探索することができる。
• 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: The many-body decay of extended collections of two-level systems remains an open problem. Here, we investigate whether an array of qubits coupled to a one-dimensional bath undergoes Dicke superradiance, a process whereby a completely inverted system synchronizes as it decays, generating correlations between qubits via dissipation. This leads to the release of all the energy in the form of a rapid photon burst. We derive the minimal conditions for the burst to happen as a function of the number of qubits, the chirality of the waveguide, and the single-qubit optical depth, both for ordered and disordered ensembles. Many-body superradiance occurs because the initial fluctuation that triggers the emission is amplified through the decay process. We show that this avalanche-like behavior leads to a dynamical spontaneous symmetry breaking, where most photons are emitted into either the left- or the right-propagating optical modes, giving rise to an emergent chirality. Superradiant bursts may be a smoking gun for the generation of correlated photon states of exotic quantum statistics. This physics can be explored in diverse setups, ranging from atoms close to nanofibers to superconducting qubits coupled to transmission lines.
• Abstract（参考訳）: 2段階系の拡張集合の多体崩壊は未解決の問題である。 ここでは, 1次元浴に結合された量子ビットの配列が, 完全に逆転した系が崩壊するにつれて同期し, 散逸によって量子ビット間の相関関係を生成するプロセスであるDicke superradiance(Dicke superradiance)を成すか否かを検討する。 これにより、速い光子バーストの形で全てのエネルギーが放出される。 我々は、バーストの最小条件を、順序アンサンブルと無秩序アンサンブルの両方において、量子ビット数、導波路のキラリティー、および単一量子ビット光学深さの関数として導出する。 多体超放射は、放出を誘発する初期揺らぎが崩壊過程を通じて増幅されるため起こる。 この雪崩のような挙動は動的に自発的な対称性の破れを生じさせ、多くの光子は左または右の光モードに放出され、創発的なキラリティーを生じさせる。 超ラジアントバーストは、エキゾチック量子統計の相関光子状態を生成するための喫煙銃である可能性がある。 この物理は、ナノファイバーに近い原子から、伝送線に結合した超伝導量子ビットまで、様々な構成で探索することができる。

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