論文の概要: Super-dephasing in Collective Atom-Atom Interactions Mediated by Near-Field Electromagnetic Fluctuations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.18816v2
- Date: Tue, 17 Sep 2024 06:44:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-18 22:31:03.651927
- Title: Super-dephasing in Collective Atom-Atom Interactions Mediated by Near-Field Electromagnetic Fluctuations
- Title（参考訳）: 近接場電磁ゆらぎによる原子-原子相互作用の超劣化
- Authors: Wenbo Sun, Adrian E. Rubio López, Zubin Jacob,
- Abstract要約: 材料近傍のフォトニック環境で発生するナノ・EMスーパーデフォーカス現象について紹介する。
オフ共鳴・低周波EMゆらぎの長距離相関は、多体交絡状態における集合的加速(super-)または抑制(sub-)減退(sub-)を誘導する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.612606763875648
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Pure dephasing and spontaneous emission are two non-unitary processes of atoms or spins interacting with fluctuating electromagnetic (EM) modes. The dissipative collective emission processes (e.g., superradiance) originate from interactions with EM modes in resonance with atoms and have received considerable attention. Meanwhile, the analogous non-dissipative collective dephasing phenomena mediated by EM environments remain poorly understood. Here, we introduce the nano-EM super-dephasing phenomenon arising in the photonic environments near materials. We show that collective dephasing in this nano-EM environment is enhanced by over 10 orders of magnitude compared to free space or cavities. This giant enhancement originates from long-range correlations in off-resonant, low-frequency evanescent EM fluctuations, which lead to collectively accelerated (super-) or suppressed (sub-) dephasing in many-body entangled states. We further unravel that nano-EM collective dephasing exhibits universal interaction ranges near materials with different anisotropy that can be reciprocal or non-reciprocal. This nano-EM interaction range, which is not present in free-space and cavities, leads to unique scaling laws of super-dephasing in GHZ states different from the conventional $N^2$ scaling of superradiance. Finally, we discuss how to experimentally isolate and control super-dephasing to open interesting frontiers for scalable quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 純脱落と自然放出は、変動する電磁(EM)モードと相互作用する原子またはスピンの2つの非単位過程である。
散逸性集合放出過程(例えば超放射能)は、原子と共鳴するEMモードとの相互作用から始まり、かなりの注目を集めている。
一方、EM環境によって媒介される類似の非散逸性集団的嫌悪現象は、いまだに理解されていない。
本稿では, 材料近傍のフォトニック環境に生じるナノ・EMスーパーデフォーカス現象について紹介する。
このナノEM環境における集合的デフォーカスは,自由空間や空洞に比べて10桁以上向上していることを示す。
この巨大なエンハンスメントは、オフ共鳴、低周波のエバネッセントEMゆらぎの長距離相関から発生し、多体交絡状態において集合的に加速される(スーパー-)または抑制される(サブ-)デフォーカスを引き起こす。
さらに,ナノ・EMの集合的評価が,相反的あるいは非相反的な異方性を持つ材料の近くでの普遍的な相互作用範囲を示すことも明らかにした。
このナノ-EM相互作用範囲は、自由空間や空洞には存在しないが、GHZ状態における超退化のユニークなスケーリング法則は、従来のN^2$超輝度のスケーリング法則とは異なる。
最後に、スケーラブルな量子システムのための興味深いフロンティアを開くために、スーパーデフォーカスを実験的に分離し、制御する方法について議論する。
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