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/2404.19685v3
- Date: Mon, 12 Aug 2024 15:18:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-13 23:07:09.544105
- 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: STA(Shortcut to adiabaticity)と最近開発された拡張版eSTA(eSTA)を用いてスピンスクイーズ状態を生成する方法を示す。
このシステムでは,eSTAアプローチが特に強スピンスキーズ状態のロバストな実現を可能にしていることを示す。
また, この手法は, 非ガウス状態の生成にも有効である。
- 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: The twist-and-turn dynamics of spin squeezing results 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) prefactors. Using shortcuts to adiabaticity (STA) and the recently developed enhanced version thereof (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, i.e., 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 realization of strongly spin-squeezed states in this system, consistently outperforming its adiabatic and STA-based counterparts, even for systems with several hundred particles. Our method could also be employed for the generation of metrologically-useful non-Gaussian states.
- 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、一軸ツイスト(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。
短絡による断熱 (STA) と最近開発された拡張版 (eSTA) を用いて, このタイプの力学は, ラビ回転を介する2つの異なる内部(超微細)状態 (単一ボソンモード) において, 内部ボソニックなジョセフソン接合におけるスピンスクイーズ状態の高速かつ堅牢な調製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)線形結合強度の与えられた初期値の基底状態であり、非線形結合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(ラビ)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、コヒーレントなスピン・スクイーズパラメータと数・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、特に強スピンスクイーズ状態のロバストな実現を可能にしていることを示す。
また, この手法は, 非ガウス状態の生成にも有効である。
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