論文の概要: Spin-motion coupling in a circular Rydberg state quantum simulator: case
of two atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.12150v2
- Date: Mon, 27 Mar 2023 08:06:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-28 23:20:51.775228
- Title: Spin-motion coupling in a circular Rydberg state quantum simulator: case
of two atoms
- Title（参考訳）: 円リドバーグ状態量子シミュレータにおけるスピン-運動結合:2原子の場合
- Authors: Paul M\'ehaignerie, Cl\'ement Sayrin, Jean-Michel Raimond, Michel
Brune, Guillaume Roux
- Abstract要約: 円状リドベルク原子はスピンアレイの量子シミュレーションに顕著な道具である。
スピン交換と運動力学の相互作用を、調和トラップに閉じ込められた2つの相互作用する円形リドベルク原子の単純な場合で研究する。
- 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: Rydberg atoms are remarkable tools for the quantum simulation of spin arrays.
Circular Rydberg atoms open the way to simulations over very long time scales,
using a combination of laser trapping of the atoms and spontaneous-emission
inhibition, as shown in the proposal of a XXZ spin-array simulator based on
chains of trapped circular atoms [T.L. Nguyen $\textit{et al.}$, Phys. Rev. X
8, 011032 (2018)]. Such simulators could reach regimes (thermalization, glassy
dynamics) that are out of the reach of those based on ordinary,
low-angular-momentum short-lived Rydberg atoms. Over the promised long time
scales, the unavoidable coupling of the spin dynamics with the atomic motion in
the traps may play an important role. We study here the interplay between the
spin exchange and motional dynamics in the simple case of two interacting
circular Rydberg atoms confined in harmonic traps. The time evolution is solved
exactly when the position dependence of the dipole-dipole interaction terms can
be linearized over the extension of the atomic motion. We present numerical
simulations in more complex cases, using the realistic parameters of the
simulator proposal. We discuss three applications. First, we show that
realistic experimental parameters lead to a regime in which atomic and spin
dynamics become fully entangled, generating interesting non-classical motional
states. We also show that, in other parameter regions, the spin dynamics
notably depends on the initial temperature of the atoms in the trap, providing
a sensitive motional thermometry method. Last, and most importantly, we discuss
the range of parameters in which the motion has negligible influence over the
spin dynamics.
- Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子はスピンアレイの量子シミュレーションに顕著な道具である。
円リドバーグ原子は非常に長い時間スケールでのシミュレーションへの道を開き、原子のレーザートラップと自発的放出抑制の組み合わせを用いて、閉じ込められた円形原子の連鎖に基づくxxzスピンアレイシミュレータを提案した(t.l. nguyen $\textit{et al.)。
フィス(phys)。
rev. x 8, 011032 (2018)]
このようなシミュレーターは、通常の低角運動量短寿命のリドベルク原子に基づくものから外れた状態(熱化、ガラス動力学)に達する可能性がある。
約束された長期スケールでは、トラップ内の原子運動とスピンダイナミクスの不可避な結合が重要な役割を果たす可能性がある。
ここでは、調和トラップに閉じ込められた2つの相互作用する円リドベルグ原子の単純な場合におけるスピン交換と運動力学の相互作用について研究する。
時間発展は、双極子-双極子相互作用項の位置依存性が原子運動の拡張上で線形化できるときに正確に解かれる。
本稿では,シミュレータ提案の現実的パラメータを用いて,より複雑なケースで数値シミュレーションを行う。
3つの応用について論じる。
まず、現実的な実験パラメータが原子とスピンのダイナミクスが完全に絡み合う状態につながり、興味深い非古典的な運動状態が生じることを示す。
また, 他のパラメータ領域では, スピンダイナミクスはトラップ内の原子の初期温度に大きく依存し, 感度な運動温度測定法を提供することを示した。
最後に、最も重要なことは、スピンダイナミクスに対して運動が無視できる影響を及ぼすパラメータの範囲について論じる。
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