論文の概要: Dicke superradiance in ordered arrays of multilevel atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.00093v1
• Date: Fri, 31 Mar 2023 19:33:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-04 19:48:29.715220
• Title: Dicke superradiance in ordered arrays of multilevel atoms
• Title（参考訳）: 多位原子配列におけるディッケ超放射能
• Authors: Stuart J. Masson, Jacob P. Covey, Sebastian Will, Ana Asenjo-Garcia
• Abstract要約: ディック超放射能(Dicke superradiance)は、光子バーストとして急速にエネルギーが放出される多体崩壊の一形態である。 そこで本研究では,アルカリ土類(-様)原子の規則配列を用いた現実的な実験環境下でのDicke超放射能について検討する。 我々の研究は、アルカリ-希土類原子を量子光学源として利用し、絡み合いの散逸発生器として利用するための重要なステップである。
• 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: In fully-inverted atomic ensembles, photon-mediated interactions give rise to Dicke superradiance, a form of many-body decay that results in a rapid release of energy as a photon burst. While originally studied in point-like ensembles, this phenomenon persists in extended ordered systems if the inter-particle distance is below a certain bound. Here, we investigate Dicke superradiance in a realistic experimental setting using ordered arrays of alkaline earth(-like) atoms, such as strontium and ytterbium. Such atoms offer exciting new opportunities for light-matter interaction as their internal structure offers the possibility of trapping at short interatomic distances compared to their strong long-wavelength transitions, providing the potential for strong collectively modified interactions. Despite their intricate electronic structure, we show that two-dimensional arrays of these atomic species should exhibit many-body superradiance for achievable lattice constants. Moreover, superradiance effectively ''closes'' transitions, such that multilevel atoms become more two-level like. This occurs because the avalanche-like decay funnels the emission of most photons into the dominant transition, overcoming the single-atom decay ratios dictated by their fine structure and Zeeman branching. Our work represents an important step in harnessing alkaline-earth atoms as quantum optical sources and as dissipative generators of entanglement.
• Abstract（参考訳）: 完全に反転した原子アンサンブルでは、光子を介する相互作用は多体崩壊の形で、光子バーストとしてエネルギーが急速に放出される。 元々は点のようなアンサンブルで研究されていたが、粒子間距離が一定の境界以下であれば、この現象は拡張順序系で継続する。 本研究では,ストロンチウムやイッテルビウムなどのアルカリ土類(類似)原子の規則配列を用いて,現実的な実験環境でのディッケ超放射能を調べる。 このような原子は、内部構造が強い長波長遷移に比べて短い原子間距離でトラッピングする可能性があり、強い集団的相互作用の可能性をもたらすため、光間相互作用のエキサイティングな新しい機会を提供する。 その複雑な電子構造にもかかわらず、これらの原子種の2次元配列は、達成可能な格子定数の多体超放射を示すべきである。 さらに、マルチレベル原子がより2レベルになるような「クローズ」遷移を効果的に行う。 これは、雪崩のような崩壊がほとんどの光子の放出を支配的な遷移へと漏らし、その微細構造とゼーマン分岐によって引き起こされる単原子崩壊比を克服するためである。 我々の研究はアルカリ-希土類原子を量子光学源として利用し、核分裂生成物として利用するための重要なステップである。

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