論文の概要: Stability and decay of subradiant patterns in a quantum gas with photon-mediated interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.09227v2
• Date: Wed, 18 Jun 2025 11:25:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-19 19:35:51.341557
• Title: Stability and decay of subradiant patterns in a quantum gas with photon-mediated interactions
• Title（参考訳）: 光子を媒介とする相互作用を持つ量子気体中のサブラジアントパターンの安定性と崩壊
• Authors: Alexander Baumgärtner, Simon Hertlein, Tom Schmit, Davide Dreon, Carlos Máximo, Xiangliang Li, Giovanna Morigi, Tobias Donner,
• Abstract要約: 我々は、量子ガス中の励起自己順序のサブラジアントパターンを観察し、システムの典型的な時間スケールをはるかに超える寿命を報告した。 我々の研究は、物質の量子状態を安定化する微視的なメカニズムに光を当て、多体量子系における工学的相関のための光子を媒介する力の可能性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.82692226532414
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Metastability and its relaxation mechanisms challenge our understanding of the stability of quantum many-body systems, revealing a gap between the microscopic dynamics of the individual components and the effective descriptions used for macroscopic observables. We observe excited self-ordered subradiant patterns in a quantum gas coupled to two optical cavities and report lifetimes far beyond the system's typical timescales. These patterns eventually decay through an abrupt transition reordering the atoms into a superradiant phase. Ab-initio theory fully captures this macroscopic behavior, revealing that the subradiant patterns are stabilized by photon-mediated long-range interactions, thereby manifesting universal features of metastability characteristic of long-range interacting systems, as in astrophysics and plasma physics. Our work sheds light on the microscopic mechanisms stabilizing quantum states of matter and highlights the potential of photon-mediated forces for engineering correlations in many-body quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 転移性とその緩和機構は、量子多体系の安定性の理解に挑戦し、個々の成分の微視的ダイナミクスとマクロ的な観測物に使用される効果的な記述とのギャップを明らかにする。 我々は、2つの光学キャビティに結合した量子ガス中の励起自己秩序のサブラジアントパターンを観察し、システムの典型的な時間スケールを超えて寿命を報告した。 これらのパターンは、原子を超ラジカル相に再配置する突然の遷移によって最終的に崩壊する。 アブ・イニチオ理論は、このマクロな振る舞いを完全に捉え、光子を介する長距離相互作用によってサブラジアントパターンが安定していることを明らかにし、天体物理学やプラズマ物理学のような長距離相互作用系の準安定特性の普遍的な特徴を示す。 我々の研究は、物質の量子状態を安定化する微視的なメカニズムに光を当て、多体量子系における工学的相関のための光子を媒介する力の可能性を強調している。

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