論文の概要: Controlling the interactions in a cold atom quantum impurity system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.02771v1
- Date: Wed, 4 Oct 2023 12:37:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 15:07:53.576330
- Title: Controlling the interactions in a cold atom quantum impurity system
- Title（参考訳）: 低温原子量子不純物系における相互作用の制御
- Authors: Thomas Hewitt, Tom Bertheas, Manan Jain, Yusuke Nishida, Giovanni
Barontini
- Abstract要約: 我々は、Kの1つの原子が光学式ツイーザに閉じ込められ、超低温でRb原子の浴に浸漬される実験アーキテクチャを実装した。
我々は2つのサブシステム間の相互作用の特性と制御に集中する。
我々の結果は、量子不純物モデル、量子情報、量子熱力学の量子シミュレーションにおいて、様々な新しい可能性を開く。
- 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 implement an experimental architecture in which a single atom of K is
trapped in an optical tweezer, and is immersed in a bath of Rb atoms at
ultralow temperatures. In this regime, the motion of the single trapped atom is
confined to the lowest quantum vibrational levels. This realizes an elementary
and fully controllable quantum impurity system. For the trapping of the K atom,
we use a species-selective dipole potential, that allows us to independently
manipulate the quantum impurity and the bath. We concentrate on the
characterization and control of the interactions between the two subsystems. To
this end, we perform Feshbach spectroscopy, detecting several inter-dimensional
confinement-induced Feshbach resonances for the KRb interspecies scattering
length, that parametrizes the strength of the interactions. We compare our data
to a theory for inter-dimensional scattering, finding good agreement. Notably,
we also detect a series of p-wave resonances stemming from the underlying
free-space s-wave interactions. We further determine how the resonances behave
as the temperature of the bath and the dimensionality of the interactions
change. Additionally, we are able to screen the quantum impurity from the bath
by finely tuning the wavelength of the light that produces the optical tweezer,
providing us with a new effective tool to control and minimize the
interactions. Our results open a range of new possibilities in quantum
simulations of quantum impurity models, quantum information, and quantum
thermodynamics, where the interactions between a quantized system and the bath
is a powerful yet largely underutilized resource.
- Abstract（参考訳）: 我々は、Kの1つの原子が光学式ツイーザに閉じ込められ、超低温でRb原子の浴に浸漬される実験アーキテクチャを実装した。
この状態において、単一の閉じ込められた原子の運動は最低の量子振動レベルに制限される。
これにより、初等で完全に制御可能な量子不純物系を実現する。
K原子のトラップには種選択的双極子ポテンシャルを使用し、量子不純物と入浴を独立に操作することができる。
我々は2つのサブシステム間の相互作用の特性と制御に集中する。
この目的のために、KRb種間散乱長に対する数次元閉じ込め誘起フェシュバッハ共鳴を検出し、相互作用の強度をパラメタライズするフェシュバッハ分光を行う。
我々は、データを次元間散乱の理論と比較し、良好な一致を求める。
特に,自由空間s波相互作用に由来する一連のp波共鳴も検出する。
さらに、共鳴が浴槽の温度としてどのように振る舞うかを判断し、相互作用の次元が変化する。
さらに、光ツイーザーを発生させる光の波長を微調整することで、浴槽から量子不純物を検出することができ、相互作用を制御し、最小化する新しい効果的なツールが提供されます。
我々の結果は、量子不純物モデル、量子情報、量子熱力学の量子シミュレーションにおいて、量子化されたシステムと浴の間の相互作用が強力だがほとんど利用されていないリソースである、様々な新しい可能性を開く。
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