論文の概要: Engineering interactions by collective coupling of atom pairs to cavity photons for entanglement generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14461v2
• Date: Mon, 10 Mar 2025 10:51:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-11 20:09:43.69201
• Title: Engineering interactions by collective coupling of atom pairs to cavity photons for entanglement generation
• Title（参考訳）: 絡み合い発生のための原子対と空洞光子との集合結合による工学的相互作用
• Authors: Sankalp Sharma, Jan Chwedeńczuk, Tomasz Wasak,
• Abstract要約: 工学的な原子と原子の相互作用は、新しい物質の相を制御し、多体の絡み合った状態の効率的な調製に不可欠である。 誘導原子-光子相互作用は、2モード超低温ボソンにおいて頑健な多体絡みを生じさせることを示す。 本研究は, ハイブリッド原子-光子系における光と物質の新しい位相を研究するために, 原子-原子相互作用の工学的手法を開拓するものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Engineering atom-atom interactions is essential both for controlling novel phases of matter and for efficient preparation of many-body entangled states, which are key resources in quantum communication, computation, and metrology. In this work, we propose a scheme to tailor these interactions by coupling driven atom pairs to optical cavity photons via a molecular state in the dispersive regime, resulting in an effective photon-field-dependent potential. As an illustrative example, by analyzing the quantum Fisher information, we show that such induced interactions can generate robust many-body entanglement in two-mode ultracold bosons in an optical cavity. By tuning the photon-induced interactions through the cavity drive, we identify conditions for preparing highly entangled states on timescales that mitigate decoherence due to photon loss. Our results show that entanglement formation rate scales strongly with both photon and atom number, dramatically reducing the timescale compared to bare atomic interactions. We also identify an optimal measurement for exploiting the metrological potential of the atomic state in an interferometric protocol with significant photon losses, saturating the quantum Cramer-Rao lower bound. Furthermore, we show that despite these losses the atomic state exhibits strong Bell correlations. Our results pave the way for engineering atom-atom interactions to study novel phases of light and matter in hybrid atom-photon systems, as well as for tailoring complex quantum states for new quantum technology protocols and fundamental tests of quantum mechanics.
• Abstract（参考訳）: 工学的な原子と原子の相互作用は、新しい物質相の制御と、量子通信、計算、気象学において重要な資源である多体絡み合った状態の効率的な調製の両方に不可欠である。 本研究では, 分散状態の分子状態を介して光共振器光子と駆動原子対を結合させることにより, これらの相互作用を調整し, 有効光子場依存電位を与える手法を提案する。 図示的な例として、量子フィッシャー情報を解析することにより、光キャビティ内の2モードの超低温ボソンにおいて、そのような誘導された相互作用が堅牢な多体絡みを生じさせることを示す。 キャビティドライブを介して光子誘起相互作用を調整することにより、光子損失による脱コヒーレンスを緩和する時間スケールにおいて、高い絡み合った状態を作成する条件を特定する。 その結果, 絡み合い形成速度は光子, 原子数ともに強くスケールし, 原子間相互作用に比べて時間スケールが劇的に小さくなることがわかった。 また, 量子クレーマー-ラオ下界を飽和させ, 光子損失の大きいインターフェロメトリープロトコルにおいて, 原子状態のメトロジカルポテンシャルを利用するための最適測定値も同定した。 さらに、これらの損失にもかかわらず、原子状態はベル相関が強いことを示す。 本研究は、原子-原子相互作用の工学的手法を用いて、ハイブリッド原子-光子系における光と物質の新しい位相を研究するとともに、新しい量子技術プロトコルのための複雑な量子状態の調整や量子力学の基礎的なテストを行う。

関連論文リスト

• Hybrid boson sampling [0.0]
  多モード共振器内に置かれた結合光子とボース・アインシュタイン凝縮原子の系からのボソンサンプリングを提案する。 準平衡モデルにおいて原子と光子数の合同確率分布を求める。 キャビティQEDと量子ガス技術をハイブリッドボソンサンプリングに融合することで、分離された光子または原子の制限、サンプリングスキームを克服する可能性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-13T16:43:35Z)
• Non-classical excitation of a solid-state quantum emitter [0.0]
  1つの光子が固体量子エミッタの状態を変えるのに十分であることを示す。 これらの結果は、量子ネットワークにおける量子情報転送の実現から、フォトニック量子コンピューティングのための決定論的エンタングゲートの構築まで、将来の可能性について示唆している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-30T16:16:58Z)
• Coherent Control of Spontaneous Emission for a giant driven $Λ $-type three-level atom [1.9976998521795732]
  巨大原子を持つ量子光学は、原子スケールで光メモリデバイスを実装するための新しいアプローチを提供する。 1次元導波路と相互作用する単一駆動3レベル原子の緩和ダイナミクスについて検討した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-30T11:03:08Z)
• Photon bunching in high-harmonic emission controlled by quantum light [0.0]
  最近の理論は、量子光学特性が高磁場フォトニクスにどのように影響するかを理解するための基礎を築いた。 我々は、強磁場非線形性を通じて量子光学状態のいくつかの特性を伝達する新しい実験的アプローチを示す。 この結果から、量子光学状態による強磁場力学の摂動は、これらの状態の発生を短波長でコヒーレントに制御するための有効な方法であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-08T12:53:42Z)
• Generating optical cat states via quantum interference of multi-path free-electron-photons interactions [0.0]
  マルチパス自由電子-光子相互作用の量子干渉に基づいて光猫状態を生成する手法を提案する。 We show that the Wigner negativity is oscillats with the coupling strength, and the optical cat state are successfully generated with highfidelity。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-22T15:17:48Z)
• Bound state of distant photons in waveguide quantum electrodynamics [137.6408511310322]
  遠い粒子間の量子相関は、量子力学の誕生以来謎のままである。 箱の中の2つの相互作用する粒子の最も単純な1次元のセットアップにおいて、新しい種類の有界量子状態を予測する。 このような状態は導波路量子電磁力学プラットフォームで実現できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-17T09:27:02Z)
• State Carving in a Chirally-Coupled Atom-Nanophotonic Cavity [0.0]
  本研究では,原子-フォトニック共振器の反射率スペクトルについて検討した。 我々の結果は、多ビット状態の量子工学への道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-28T16:19:33Z)
• Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
  量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。 トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。 我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-20T18:04:26Z)
• Formation of robust bound states of interacting microwave photons [148.37607455646454]
  相互作用系の目印の1つは、多粒子境界状態の形成である。 我々は,スピン-1/2 XXZモデルの周期量子回路を実装した高忠実度パラメータ化可能なfSimゲートを開発した。 マイクロ波光子を隣接量子ビット上に配置することにより、これらの励起の伝播を研究し、最大5個の光子の結合特性を観察する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-10T17:52:29Z)
• Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
  我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。 本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z)
• Quantum density matrix theory for a laser without adiabatic elimination of the population inversion: transition to lasing in the class-B limit [62.997667081978825]
  B級量子密度行列モデルは、統一理論におけるコヒーレンスと光子相関を正確に記述することができない。 ここでは、一般クラスBレーザーに対する密度行列の理論的アプローチを行い、光子のフォック基底におけるフォトニックおよび原子還元密度行列の閉方程式を提供する。 このモデルは、クラスBレーザーデバイスにおける数光子分岐と非古典光子相関の研究を可能にし、コヒーレント結合ナノレーザーアレイの量子記述を活用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-26T16:33:51Z)
• Efficient generation of entangled multi-photon graph states from a single atom [0.0]
  絡み合いは強力な概念であり、科学的・技術的進歩の可能性を秘めている。 空洞内の1つのメモリ原子を用いて、少数の量子ビットから多数の量子ビットに絡み合った状態を生成する方法を示す。 光子1個あたり43.18 (7)%のソース対検出効率のおかげで、これらの大きな状態は1分間に1度、以前のどの実験よりも桁違いに速く測定できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-25T12:42:03Z)
• Correlated steady states and Raman lasing in continuously pumped and probed atomic ensembles [68.8204255655161]
  我々は、継続的に光学的に励起され、探査されるアルカリ原子のアンサンブルを考える。 大きな光学深度での光子の集団散乱のため、原子の定常状態は非相関なテンソル生成状態に対応しない。 超ラジアントレーザーのモデルに類似したラマンラシングの機構を発見し,特徴付けする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-10T06:54:54Z)
• Correlations between cascaded photons from spatially localized biexcitons in ZnSe [55.41644538483948]
  aSe量子井戸における不純物-原子複合体におけるバイエクシトン崩壊からの放射カスケードを実証する。 この結果は、放射カスケードを用いたフォトニック量子技術の潜在的な基盤として不純物原子 inSe を確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-11T23:15:37Z)
• Relativistic aspects of orbital and magnetic anisotropies in the chemical bonding and structure of lanthanide molecules [60.17174832243075]
  本研究では, 重同族ランタノイドEr2およびTm2分子の電子的およびロ-振動状態について, 最先端相対論的手法を適用して検討した。 我々は、91のEr2と36のTm2電子ポテンシャルを2つの基底状態原子に解離させることで、信頼できるスピン軌道と相関による分裂を得ることができた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-06T15:34:00Z)
• Waveguide quantum electrodynamics: collective radiance and photon-photon correlations [151.77380156599398]
  量子電磁力学は、導波路で伝播する光子と局在量子エミッタとの相互作用を扱う。 我々は、誘導光子と順序配列に焦点をあて、超放射および準放射状態、束縛光子状態、および有望な量子情報アプリケーションとの量子相関をもたらす。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-11T17:49:52Z)
• Optical repumping of resonantly excited quantum emitters in hexagonal boron nitride [52.77024349608834]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子エミッタからの発光を増幅するために、弱い非共鳴レーザーを用いて暗黒状態への遷移を低減し、光発光を増幅する光共振方式を提案する。 この結果は、量子フォトニクスアプリケーションのための信頼性の高いビルディングブロックとしてhBNに原子様欠陥を配置する上で重要である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-11T10:15:22Z)
• Random singlet phase of cold atoms coupled to a photonic crystal waveguide [0.0]
  フォトニック結晶の導波路の近くに閉じ込められたコールド原子からなるシステムは、近年量子原子-光界面のエキサイティングなプラットフォームとして出現している。 この状態は、主に短距離乱れ系に関連付けられている興味深い多体量子現象を実際に実現可能であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-24T14:40:33Z)
• Quantum interface between light and a one-dimensional atomic system [58.720142291102135]
  信号光子パルスと異なる原子数からなる1次元鎖との間の量子界面の最適条件について検討する。 相互作用の効率は主に、導波管のエバネッセンス場と閉じ込められた原子との重なり合いとカップリングによって制限される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-11T11:43:54Z)
• The integration of photonic crystal waveguides with atom arrays in optical tweezers [0.0]
  1次元および2次元PCWにおいて光子に強く結合した単一原子ツイーザーアレイを用いて、光と物質の強い量子相互作用を達成することを目的として、現在の実験的進展に対するいくつかの重要な障壁を克服する装置について述べる。 技術の進歩は、PCWの誘導モードと光の効率的な自由空間結合、小さなガラス真空セル内のシリコンチップのケイ酸塩結合、フォトニック結晶導波路の近接場への単原子ツイーザーアレイの決定論的、機械的伝達などである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-02T22:45:18Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。