論文の概要: Fractal ground state of ion chains in periodic potentials

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.15843v1
• Date: Sat, 23 Mar 2024 13:48:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-26 20:52:58.784199
• Title: Fractal ground state of ion chains in periodic potentials
• Title（参考訳）: 周期ポテンシャルにおけるイオン鎖のフラクタル基底状態
• Authors: Raphaël Menu, Jorge Yago Malo, Vladan Vuletić, Maria Luisa Chiofalo, Giovanna Morigi,
• Abstract要約: 周期ポテンシャルにおけるトラップイオンはフラストレーションされたウィグナー結晶のパラダイムである。 力学は長距離フレンケル・コントロワモデルによって捉えられる。 実験パラメータと,我々の予測を観察し,明らかにできる特徴について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Trapped ions in a periodic potential are a paradigm of a frustrated Wigner crystal. The dynamics is captured by a long-range Frenkel-Kontorova model. The classical ground state can be mapped to the one of an antiferromagnetic spin chain with long-range interactions in a magnetic field, whose strength is determined by the mismatch between chain's and substrate lattice's periodicity. The mapping is exact when the substrate potential is a piecewise harmonic potential and holds for any two-body interaction decaying as $1/r^\alpha$ with the distance $r$. The ground state is a devil's staircase of regular, periodic structures as a function of the mismatch, whose range of stability depends also on the coefficient $\alpha$. While the staircase is well defined in the thermodynamic limit for $\alpha>1$, for Coulomb interactions, $\alpha=1$, it disappears and the sliding-to-pinned transitions becomes crossovers. However, due to the logarithmic convergence to the thermodynamic limit characteristic of the Coulomb potential, the staircase is found for any finite number of ions. We discuss the experimental parameters as well as the features that allow one to observe and reveal our predictions in experimental platforms. These dynamics are a showcase of the versatility of trapped ion platforms for exploring the interplay between frustration and interactions.
• Abstract（参考訳）: 周期ポテンシャルにおけるトラップイオンはフラストレーションされたウィグナー結晶のパラダイムである。 力学は長距離フレンケル・コントロワモデルによって捉えられる。 古典的な基底状態は、磁場中の長距離相互作用を持つ反強磁性スピン鎖の1つにマッピングすることができ、その強度は鎖と基板格子の周期性のミスマッチによって決定される。 このマッピングは、基板電位が断片的に調和ポテンシャルであるときに正確であり、距離$r$で1/r^\alpha$の2体相互作用が崩壊する。 基底状態は、不一致の関数としての正則周期構造の悪魔の階段であり、その安定性の範囲は係数$\alpha$にも依存する。 階段はクーロン相互作用に対する$\alpha>1$の熱力学的極限においてよく定義されているが、$\alpha=1$は消滅し、スライディング・トゥ・ピン付き遷移はクロスオーバーとなる。 しかし、クーロンポテンシャルの熱力学的極限特性への対数収束により、階段は任意の有限個のイオンに対して見つかる。 実験プラットフォーム上での予測を観察・明らかにする機能だけでなく,実験パラメータについても論じる。 これらのダイナミクスは、フラストレーションと相互作用の間の相互作用を探索するためのトラップされたイオンプラットフォームの有用性を示すものである。

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