論文の概要: Floquet-engineered nonlinearities and controllable pair-hopping
processes: From optical Kerr cavities to correlated quantum matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.05865v2
- Date: Mon, 18 Sep 2023 15:51:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-20 00:20:42.814903
- Title: Floquet-engineered nonlinearities and controllable pair-hopping
processes: From optical Kerr cavities to correlated quantum matter
- Title（参考訳）: フロケット工学による非線形性と制御可能なペアホッピング過程:光学カーキャビティから相関量子物質へ
- Authors: Nathan Goldman, Oriana K. Diessel, Luca Barbiero, Maximilian Pr\"ufer,
Marco Di Liberto and Lucila Peralta Gavensky
- Abstract要約: 本研究は, 周期駆動による非定常非線形性の生成と制御の可能性を探るものである。
親量子多体記述を用いて、そのような駆動系が有効なNLSEによって十分に捕捉されていることを示す。
我々はこれらの興味深い性質を、弱い相互作用(平均場)状態、効果的なNLSEによって捉えられる状態、および強相関量子状態の両方で分析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This work explores the possibility of creating and controlling unconventional
nonlinearities by periodic driving, in a broad class of systems described by
the nonlinear Schr\"odinger equation (NLSE). By means of a parent quantum
many-body description, we demonstrate that such driven systems are well
captured by an effective NLSE with emergent nonlinearities, which can be finely
controlled by tuning the driving sequence. We first consider a general class of
two-mode nonlinear systems - relevant to optical Kerr cavities, waveguides and
Bose-Einstein condensates - where we find an emergent four-wave mixing
nonlinearity, which originates from pair-hopping processes in the parent
quantum picture. Tuning this drive-induced nonlinearity is shown to modify the
phase-space topology, which can be detected through relative population and
phase measurements. We then couple individual (two-mode) dimers in view of
designing extended lattice models with unconventional nonlinearities and
controllable pair-hopping processes. Following this general dimerization
construction, we obtain an effective lattice model with drive-induced
interactions, whose ground-state exhibits orbital order, chiral currents and
emergent magnetic fluxes through the spontaneous breaking of time-reversal
symmetry. We analyze these intriguing properties both in the weakly-interacting
(mean-field) regime, captured by the effective NLSE, and in the
strongly-correlated quantum regime. Our general approach opens a route for the
engineering of unconventional optical nonlinearities in photonic devices and
controllable drive-induced interactions in ultracold quantum matter.
- Abstract（参考訳）: この研究は、非線形シュリンガー方程式(英語版)(NLSE)によって記述された幅広い種類のシステムにおいて、周期駆動による非伝統的な非線形性の生成と制御の可能性を探る。
親量子多体記述を用いて、そのような駆動系は、創発的非線形性を持つ実効的なNLSEによって十分に捕捉され、駆動シーケンスをチューニングすることで微調整できることを示す。
まず、光学的ケーラー空洞、導波路、ボース=アインシュタイン凝縮物に関連する2モード非線形系の一般的なクラスを考える。
この駆動誘起非線形性のチューニングは、相対的な個体数と位相測定によって検出できる位相空間トポロジーを変更することが示されている。
次に、非慣習非線形性と制御可能なペアホッピング過程を持つ拡張格子モデルを設計するために、個々の(2モード)ディマーを結合する。
この一般的な二量化構造に従い、時間反転対称性の自発的破断を通じて、基底状態が軌道次数、カイラル電流、創発的磁束を示す駆動誘起相互作用を持つ有効格子モデルを得る。
これらの興味深い性質は、弱い相互作用(平均場)状態、効果的なnlse状態、強相関量子状態の両方で解析する。
一般的なアプローチは、フォトニックデバイスにおける非典型的な光学非線形性と超低温量子物質における制御可能な駆動誘起相互作用のエンジニアリングの道を開く。
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