論文の概要: Collectively enhanced ground-state cooling in subwavelength atomic arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.18482v1
- Date: Tue, 28 May 2024 18:00:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-30 22:13:00.914680
- Title: Collectively enhanced ground-state cooling in subwavelength atomic arrays
- Title（参考訳）: サブ波長原子配列における集合的基底状態冷却
- Authors: Oriol Rubies-Bigorda, Raphael Holzinger, Ana Asenjo-Garcia, Oriol Romero-Isart, Helmut Ritsch, Stefan Ostermann, Carlos Gonzalez-Ballestero, Susanne F. Yelin, Cosimo C. Rusconi,
- Abstract要約: サブ波長アレイに閉じ込められた原子のサイドバンド冷却方式を提案する。
我々は、原子の内的自由度を断熱的に除去することで、原子運動に対する効果的なマスター方程式を導出する。
このアプローチは、エミッターの密集に基づく将来の量子技術に利用することができる。
- 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: Subwavelength atomic arrays in free space are becoming a leading platform for exploring emergent many-body quantum phenomena. These arrays feature strong light-induced dipole-dipole interactions, resulting in subradiant collective resonances characterized by narrowed linewidths. In this work, we present a sideband cooling scheme for atoms trapped in subwavelength arrays that utilizes these narrow collective resonances. We derive an effective master equation for the atomic motion by adiabatically eliminating the internal degrees of freedom of the atoms, and validate its prediction with numerical simulations of the full system. Our results demonstrate that subradiant resonances enable the cooling of ensembles of atoms to temperatures lower than those achievable without dipole interactions, provided the atoms have different trap frequencies. Remarkably, narrow collective resonances can be sideband-resolved even when the individual atomic transition is not. In such scenarios, ground state cooling becomes feasible solely due to light-induced dipole-dipole interactions. This approach could be utilized for future quantum technologies based on dense ensembles of emitters, and paves the way towards harnessing many-body cooperative decay for enhanced motional control.
- Abstract（参考訳）: 自由空間におけるサブ波長原子配列は、創発的な多体量子現象を探索する主要なプラットフォームになりつつある。
これらのアレイは強い光誘起双極子-双極子相互作用を特徴とし、狭い線幅を特徴とするサブラジアント集団共鳴をもたらす。
本研究では、これらの狭い集団共鳴を利用したサブ波長アレイに閉じ込められた原子のサイドバンド冷却方式を提案する。
我々は、原子の内的自由度を断熱的に除去し、原子運動の効果的なマスター方程式を導出し、その予測を全系の数値シミュレーションで検証する。
この結果から, サブラジアント共鳴により, 原子のアンサンブルが, 双極子相互作用を伴わない温度に冷却できることが示唆された。
注目すべきは、個々の原子遷移がそうでない場合でも、狭い集団共鳴をサイドバンド分解することができることである。
このようなシナリオでは、光誘起双極子-双極子相互作用により、基底状態の冷却が実現可能である。
このアプローチは、エミッターの密集したアンサンブルに基づく将来の量子技術に利用することができ、運動制御の強化のために多体共生崩壊を利用するための道を開くことができる。
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