論文の概要: Quantum Lotka-Volterra dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01726v1
• Date: Sat, 3 Aug 2024 09:50:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-06 18:40:53.540881
• Title: Quantum Lotka-Volterra dynamics
• Title（参考訳）: 量子ロトカ・ボルテラダイナミクス
• Authors: Yuechun Jiao, Yu Zhang, Jingxu Bai, Weilun Jiang, Yunhui He, Heng Shen, Suotang Jia, Jianming Zhao, C. Stuart Adams,
• Abstract要約: 競合する非線形力学を示す物理系は、自然の数学的モデルの開発において重要な役割を果たしてきた。 ここでは,レーザー励起とライドバーグ原子のイオン化による捕食者・捕食者の動態を室温蒸気セルで示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.399579126929696
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Physical systems that display competitive non-linear dynamics have played a key role in the development of mathematical models of Nature. Important examples include predator-prey models in ecology, biology, consumer-resource models in economics, and reaction-diffusion equations in chemical reactions. However, as real world systems are embedded in complex environments, where it is difficult or even impossible to control external parameters, quantitative comparison between measurements and simple models remains challenging. This motivates the search for competitive dynamics in isolated physical systems, with precise control. An ideal candidate is laser excitation in dilute atomic ensembles. For example, atoms in highly-excited Rydberg states display rich many-body dynamics including ergodicity breaking, synchronisation and time crystals. Here, we demonstrate predator-prey dynamics by laser excitation and ionisation of Rydberg atoms in a room temperature vapour cell. Ionisation of excited atoms produce electric fields that suppress further excitation. This starves the ionisation process of resource, giving rise to predator-prey dynamics. By comparing our results to the Lotka-Volterra model, we demonstrate that as well applications in non-linear dynamics, our experiment has applications in metrology, and remote sensing of localised plasmas.
• Abstract（参考訳）: 競合する非線形力学を示す物理系は、自然の数学的モデルの開発において重要な役割を果たしてきた。 重要な例としては、生態学における捕食者・捕食者モデル、経済学における消費者・資源モデル、化学反応における反応拡散方程式がある。 しかし、現実世界のシステムは複雑な環境に埋め込まれており、外部パラメータを制御することは困難あるいは不可能であるため、測定値と単純なモデルとの定量的比較は依然として困難である。 このことは、厳密な制御によって、孤立した物理系における競合力学の探索を動機付けている。 理想的な候補は希薄な原子アンサンブルにおけるレーザー励起である。 例えば、高励起リドベルク状態の原子は、エルゴード性破壊、シンクロナイゼーション、時間結晶を含む豊富な多体ダイナミクスを示す。 ここでは,レーザー励起とライドバーグ原子のイオン化による捕食者・捕食者の動態を室温蒸気セルで示す。 励起原子のイオン化は、さらなる励起を抑制する電場を生成する。 これは資源の電離過程を飢えさせ、捕食者・捕食者のダイナミクスを引き起こす。 実験の結果をロトカ・ボルテラモデルと比較することにより、非線形力学の応用と同様に、メロロジーや局所プラズマのリモートセンシングにも応用できることを示した。

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