論文の概要: Ground-state selection via many-body superradiant decay
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04129v2
- Date: Thu, 13 Mar 2025 18:37:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-17 13:02:52.232178
- Title: Ground-state selection via many-body superradiant decay
- Title（参考訳）: 多体超ラジカル崩壊による基底状態選択
- Authors: Wai-Keong Mok, Stuart J. Masson, Dan M. Stamper-Kurn, Tanya Zelevinsky, Ana Asenjo-Garcia,
- Abstract要約: 多体開放量子系では、単一粒子分岐比によって予測されるよりも1つの基底状態の占有確率がかなり高められることが示される。
置換対称性の存在下では、この問題は任意の競合するチャネルに対して正確に解決可能であることを証明している。
本研究は,量子システムの構築と制御における多体戦略の新たな道を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: For a single particle, relaxation into different ground states is governed by fixed branching ratios determined by the transition matrix element and the environment. Here, we show that in many-body open quantum systems the occupation probability of one ground state can be boosted well beyond what is dictated by single-particle branching ratios. Despite the competition, interactions suppress all but the dominant decay transition, leading to a 'winner takes all' dynamic where the system primarily settles into the dominant ground state. We prove that, in the presence of permutation symmetry, this problem is exactly solvable for any number of competing channels. Additionally, we develop an approximate model for the dynamics by mapping the evolution onto a fluid continuity equation, and analytically demonstrate that the dominant transition ratio converges to unity as a power law with increasing system size, for any branching ratios. This near-deterministic preparation of the dominant ground state has broad applicability. As an example, we discuss a protocol for molecular photoassociation where collective dynamics effectively acts as a catalyst, amplifying the yield in a specific final state. Our results open new avenues for many-body strategies in the preparation and control of quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 単一粒子の場合、異なる基底状態への緩和は遷移行列要素と環境によって決定される固定分岐比によって制御される。
ここでは、多体オープン量子系において、1つの基底状態の占有確率は、単一粒子分岐比によって予測されるよりもはるかに高められることを示す。
競合にもかかわらず、相互作用は支配的な崩壊遷移を除いて全てを抑制し、システムが主に支配的な基底状態に落ち着く「勝者が全てを取る」力学へと繋がる。
置換対称性の存在下では、この問題は任意の競合するチャネルに対して正確に解決可能であることを証明している。
さらに, 流体の連続性方程式に進化をマッピングすることで, 力学の近似モデルを構築し, 支配的遷移比が任意の分岐比に対して, システムサイズを増大させるパワー則としてユニティに収束することを解析的に示す。
この支配的な基底状態のほぼ決定論的準備は、幅広い適用性を有する。
一例として、分子光解離のプロトコルとして、分子動力学が触媒として効果的に作用し、特定の最終状態における収率を増幅する手法について議論する。
本研究は,量子システムの構築と制御における多体戦略の新たな道を開くものである。
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