論文の概要: Twist-and-turn dynamics of spin squeezing in bosonic Josephson junctions: Enhanced shortcuts-to-adiabaticity approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.19685v2
- Date: Tue, 23 Jul 2024 18:50:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-25 18:51:23.069779
- Title: Twist-and-turn dynamics of spin squeezing in bosonic Josephson junctions: Enhanced shortcuts-to-adiabaticity approach
- Title（参考訳）: ボソニックジョセフソン接合におけるスピンスクイージングのツイスト・アンド・ターンダイナミクス--強化ショートカット-断熱アプローチ
- Authors: Manuel Odelli, Andreas Ruschhaupt, Vladimir M. Stojanovic,
- Abstract要約: 本研究では, ボソニックジョセフソン接合部におけるスピンスクイーズ状態の生成に, STA と最近開発された拡張版 (eSTA) が有効であることを示す。
次に、コヒーレント・スピン・スクイーズ・アンド・ナンバー・スクイーズ・パラメータの評価により、このシステムの修正されたツイスト・アンド・ターンのダイナミクスを特徴づける。
- 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: The twist-and-turn dynamics of spin squeezing result from the interplay of the one-axis-twisting- (nonlinear in the collective-spin operators) and the transverse-field turning (linear) term in the underlying Lipkin-Meshkov-Glick-type Hamiltonian, both with constant (time-independent) coupling strenghts. Using the methods of shortcuts to adiabaticity (STA) and their recently developed enhanced version (eSTA), we demonstrate here that dynamics of this type can be utilized for a fast and robust preparation of spin-squeezed states in internal bosonic Josephson junctions -- condensates of cold bosonic atoms in two different internal (hyperfine) states (single-boson modes) coupled through Rabi rotations. Assuming that the initial state of this system is its ground state for a given initial value of the (time-dependent) linear-coupling strength and that the nonlinear-coupling strength remains constant, we set out to determine the time-dependence of the linear (Rabi) coupling strength that allows for the generation of spin-squeezed states using the STA- and eSTA-based approaches. We then characterize the modified twist-and-turn dynamics of this system by evaluating the coherent-spin-squeezing- and number-squeezing parameters, as well as the fidelity of the target spin-squeezed states. In this way, we show that the eSTA approach allows for a particularly robust experimental realization of strongly spin-squeezed states in this system, consistently outperforming its adiabatic and STA-based counterparts, even for systems with several hundred particles.
- Abstract（参考訳）: スピンスクイージングのツイスト・アンド・ターンのダイナミクスは、1軸ツイスト-(集合スピン作用素の非線形)と、下層のリプキン・メシュコフ-グリック型ハミルトン多様体における逆場回転(線型)項の相互作用から生じる。
短絡から断熱へのアプローチ(STA)と最近開発された拡張バージョン(eSTA)を用いて、このタイプの力学が、ラビ回転を介して結合された2つの異なる内部(超微細)状態(シングルボソンモード)における冷ボソン原子の凝縮体である内部ボソン接合におけるスピンスクイズ状態の高速かつ堅牢な準備に利用できることを示した。
本システムの初期状態が(時間依存)線形カップリング強度の与えられた初期値の基底状態であり、非線形カップリング強度が一定であることを仮定すると、STAおよびeSTAに基づくアプローチを用いてスピンスクイーズ状態の生成を可能にする線形(Rabi)結合強度の時間依存性を決定する。
次に、このシステムの修正されたツイスト・アンド・ターンダイナミクスを、目的のスピン・スクイーズ状態の忠実度だけでなく、コヒーレント・スピン・スクイーズ・アンド・ナンバー・スクイーズパラメータの評価により特徴づける。
このようにして、eSTAアプローチは、数百の粒子を持つシステムでさえも、その断熱的およびSTAベースのシステムよりも一貫して優れた、特に頑健なスピンスクイーズ状態の実験的実現を可能にすることを示す。
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