論文の概要: Dissipative phase transitions in $n$-photon driven quantum nonlinear resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03355v2
• Date: Tue, 31 Oct 2023 17:10:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-02 03:41:53.024979
• Title: Dissipative phase transitions in $n$-photon driven quantum nonlinear resonators
• Title（参考訳）: n$-光子駆動量子非線形共振器における散逸相転移
• Authors: Fabrizio Minganti, Vincenzo Savona, and Alberto Biella
• Abstract要約: すべての奇数$n$に対して、2階のDPTは発生せず、一方$n$であっても、高階の非線形性の間の競合は臨界性の性質を決定する。 また、ゼロ、低、高光子数に複数の解が出現する1次DPTを示す。 本研究は, 駆動散逸系における高次非線形過程の影響を研究するための, リウビリアの枠組みを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate and characterize the emergence of finite-component dissipative phase transitions (DPTs) in nonlinear photon resonators subject to $n$-photon driving and dissipation. Exploiting a semiclassical approach, we derive general results on the occurrence of second-order DPTs in this class of systems. We show that for all odd $n$, no second-order DPT can occur while, for even $n$, the competition between higher-order nonlinearities determines the nature of the criticality and allows for second-order DPTs to emerge only for $n=2$ and $n=4$. As pivotal examples, we study the full quantum dynamics of three- and four-photon driven-dissipative Kerr resonators, confirming the prediction of the semiclassical analysis on the nature of the transitions. The stability of the vacuum and the typical timescales needed to access the different phases are also discussed. We also show a first-order DPT where multiple solutions emerge around zero, low, and high-photon numbers. Our results highlight the crucial role played by strong and weak symmetries in triggering critical behaviors, providing a Liouvillian framework to study the effects of high-order nonlinear processes in driven-dissipative systems, that can be applied to problems in quantum sensing and information processing.
• Abstract（参考訳）: n$-photon 駆動と散逸を受ける非線形光子共振器における有限成分散逸相遷移(dpts)の発生を解析・特性評価した。 半古典的アプローチを実施すれば、このクラスのシステムにおける二階DPTの発生に関する一般的な結果が得られる。 すべての奇数$n$に対して、2階のDPTは発生せず、一方、n$であっても、高階の非線形性の間の競合は臨界性の性質を決定し、2階のDPTは$n=2$と$n=4$でしか発生しないことを示す。 重要な例として、3光子および4光子駆動散逸型kerr共振器の完全な量子力学を研究し、遷移の性質に関する半古典的解析の予測を確認した。 真空の安定性と異なる位相にアクセスするのに必要な典型的な時間スケールについても論じる。 また、ゼロ、低、高光子数に複数の解が出現する1次DPTを示す。 この結果は, 量子センシングや情報処理における問題に適用可能な, 駆動散逸系における高次非線形過程の影響を研究するための, リウヴィリアの枠組みを提供することにより, 臨界行動の引き金となる強い対称性と弱い対称性によってもたらされる重要な役割を強調した。

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