論文の概要: Hamiltonian Engineering of collective XYZ spin models in an optical cavity: From one-axis twisting to two-axis counter twisting models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19429v1
• Date: Thu, 29 Feb 2024 18:26:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-01 13:25:05.620842
• Title: Hamiltonian Engineering of collective XYZ spin models in an optical cavity: From one-axis twisting to two-axis counter twisting models
• Title（参考訳）: 光キャビティにおける集合xyzスピンモデルのハミルトン工学:一軸ねじれから二軸逆ねじれモデルへ
• Authors: Chengyi Luo, Haoqing Zhang, Anjun Chu, Chitose Maruko, Ana Maria Rey, and James K. Thompson
• Abstract要約: 合成量子システムを用いた量子シミュレーションは、多体物理学におけるオープンな疑問を探求するユニークな機会を提供する。 ここでは、任意の二次ハミルトニアンあるいは事実上無限の範囲チューナブルなハイゼンベルクXYZモデルとのオール・ツー・オールな相互作用を実現することができる。 我々のプラットフォームは、2つ以上の関連する運動量状態を含み、空洞のトーンを加えることでシミュレーションされたハミルトンの柔軟性が組み合わされ、量子シミュレーションと量子センシングの豊富な機会が開きます。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum simulation using synthetic quantum systems offers unique opportunities to explore open questions in many-body physics and a path for the generation of useful entangled states. Nevertheless, so far many quantum simulators have been fundamentally limited in the models they can mimic. Here, we are able to realize an all-to-all interaction with arbitrary quadratic Hamiltonian or effectively an infinite range tunable Heisenberg XYZ model. This is accomplished by engineering cavity-mediated four-photon interactions between 700 rubidium atoms in which we harness a pair of momentum states as the effective pseudo spin or qubit degree of freedom. Using this capability we realize for the first time the so-called two-axis counter-twisting model, an iconic XYZ collective spin model that can generate spin-squeezed states that saturate the Heisenberg limit bound. The versatility of our platform to include more than two relevant momentum states, combined with the flexibility of the simulated Hamiltonians by adding cavity tones opens rich opportunities for quantum simulation and quantum sensing in matter-wave interferometers and other quantum sensors such as optical clocks and magnetometers.
• Abstract（参考訳）: 合成量子システムを用いた量子シミュレーションは、多体物理学におけるオープン問題と有用な絡み合った状態の生成の経路を探索するユニークな機会を提供する。 それでも、これまで多くの量子シミュレーターは、それらが模倣できるモデルに根本的に制限されてきた。 ここで、任意の二次ハミルトニアンあるいは実質的に無限範囲の可変ハイゼンベルクxyzモデルとのすべての相互作用を実現することができる。 これは、700のルビジウム原子間の工学的な空洞による4光子相互作用によって達成され、そこでは1対の運動量状態が効果的な擬スピンまたはクビット自由度として利用される。 この能力を利用することで、ハイゼンベルク極限を飽和させるスピンスクイーズ状態を生成することができる象徴的なXYZ集合スピンモデルであるいわゆる2軸逆回転モデルが初めて実現できる。 2つ以上の関連する運動量状態を含むプラットフォームの汎用性と、キャビティトーンの付加によるシミュレーションハミルトニアンの柔軟性が相まって、物質波干渉計や光時計や磁力計などの量子センサにおける量子シミュレーションや量子センシングの機会が豊富なのです。

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