論文の概要: Theoretical Study on Superradiant Raman Scattering with Rubidium Atoms
in An Optical Cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.00785v1
- Date: Mon, 1 Jan 2024 15:15:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-03 16:00:47.417066
- Title: Theoretical Study on Superradiant Raman Scattering with Rubidium Atoms
in An Optical Cavity
- Title（参考訳）: ルビジウム原子を用いた超放射ラマン散乱の光学キャビティにおける理論的研究
- Authors: Huihui Yu, Yuan Zhang, Gang Chen, Chongxin Shan
- Abstract要約: ルビジウム原子の超放射ラマン散乱は実験で研究されている [Nature 484, 78 (2012)。
我々は、ルビジウム原子を3レベルシステムとして扱い、それらを着飾ったレーザーと光学キャビティと結合させることで量子マスター方程式理論を開発する。
我々の研究は、超放射ラマン散乱パルスに関する統一的な見解と、定常ラマン散乱の広いスペクトルに対する別の説明を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.998176799953779
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superradiant Raman scattering of Rubidium atoms has been explored in the
experiment [Nature 484, 78 (2012)] to prove the concept of the superradiant
laser, which attracts significant attentions in quantum metrology due to the
expected ultra-narrow linewidth down to millihertz. To better understand the
physics involved in this experiment, we have developed a quantum master
equation theory by treating the Rubidium atoms as three-level systems, and
coupling them with a dressed laser and an optical cavity. Our simulations show
different superradiant Raman scattering pulses for the systems within the
crossover and strong coupling regime, and the shifted and broader spectrum of
the steady-state Raman scattering. Thus, our studies provide a unified view on
the superradiant Raman scattering pulses, and an alternative explanation to the
broad spectrum of the steady-state Raman scattering, as observed in the
experiment. In future, our theory can be readily applied to study other
interesting phenomena relying on the superradiant Raman scattering, such as
magnetic field sensing, real-time tracking of quantum phase, Dicke phase
transition of non-equilibrium dynamics and so on.
- Abstract（参考訳）: ルビジウム原子の超放射ラマン散乱は超放射光レーザーの概念を証明するために[Nature 484, 78 (2012)]で研究されている。
この実験に係わる物理学をより深く理解するために、ルビジウム原子を3段階の系として扱い、それらを服を着たレーザーと光学キャビティと結合させることにより量子マスター方程式理論を開発した。
シミュレーションでは, クロスオーバーおよび強い結合状態における系に対する異なる超放射ラマン散乱パルスと, 定常ラマン散乱のシフトスペクトルと広いスペクトルを示す。
そこで本研究では,超放射ラマン散乱パルスの統一的な見方と,実験で観測された定常ラマン散乱の広いスペクトルに対する別の説明を提供する。
将来的には、磁場検出、量子位相のリアルタイム追跡、非平衡ダイナミクスのディッケ相転移など、超ラジアントラマン散乱に依存する他の興味深い現象の研究にも容易に応用できる。
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