論文の概要: Superradiant phase transition in a large interacting driven atomic ensemble in free space
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12939v1
- Date: Fri, 19 Apr 2024 15:08:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-22 14:36:33.654644
- Title: Superradiant phase transition in a large interacting driven atomic ensemble in free space
- Title（参考訳）: 自由空間における大きな相互作用駆動原子アンサンブルにおける超ラジカル相転移
- Authors: Janne Ruostekoski,
- Abstract要約: 我々は、駆動原子アンサンブルが超ラジカル相転移を受けることができる条件を理論的に分析する。
超ラジカル相転移の目印は、原子からの全光反射から急速に増加する透過への急激なシフトである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Atomic ensembles strongly interacting with light constitute rich quantum-optical many-body systems, with the potential for observing cooperative effects and dissipative nonequilibrium phase transitions. We theoretically analyze the conditions under which a driven atomic ensemble in free space, characterized by strong dipole-dipole interactions and large spatial extent, can undergo a superradiant phase transition, also known as cooperative resonance fluorescence. In an atomic array, stationary states that conserve the collective pseudospin exhibit completely cooperative decay and undergo a second-order phase transition in the large atom number limit. In contrast, decay mechanisms on longer timescales that fail to conserve pseudospin can lead to discontinuous first-order phase transition at a critical finite atom number, disrupting cooperation despite sharing many similar observable characteristics. A hallmark of the superradiant phase transition is an abrupt shift from total light reflection off the atoms to rapidly increasing transmission, accompanied by significant quantum fluctuations, as a function of light intensity.
- Abstract（参考訳）: 光と強く相互作用する原子アンサンブルは、豊富な量子光学多体系を構成し、協調効果や散逸性非平衡相転移を観測する可能性がある。
我々は,強い双極子-双極子相互作用と広い空間範囲の相互作用を特徴とする自由空間における原子アンサンブルが,超ラジカル相転移(共振蛍光)を起こすことができる条件を理論的に解析する。
原子配列において、集合擬似スピンを保存する定常状態は、完全に協調的な崩壊を示し、大きな原子番号の極限において二階相転移を行う。
対照的に、擬似スピンの保存に失敗した長い時間スケールでの崩壊機構は、臨界有限原子数における不連続な一階相転移を招き、多くの類似した観測可能な特性を共有しながら協調を妨害する。
超ラジアント相転移の目印は、光強度の関数として重要な量子ゆらぎを伴う、原子からの全光反射から急速に増加する透過への急激なシフトである。
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