論文の概要: Tailoring Synthetic Gauge Fields in Ultracold Atoms via Spatially Engineered Vector Beams

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.15479v2
• Date: Tue, 08 Apr 2025 09:08:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-09 14:46:26.60579
• Title: Tailoring Synthetic Gauge Fields in Ultracold Atoms via Spatially Engineered Vector Beams
• Title（参考訳）: 空間工学的ベクトルビームによる超低温原子中の合成ゲージ場の推定
• Authors: Huan Wang, Shangguo Zhu, Yun Long, Mingbo Pu, Xiangang Luo,
• Abstract要約: 本稿では、VBを介する内部状態のカップリングにより、超低温原子中の合成ストライプ場を生成する新しい手法を提案する。 我々の研究は、量子制御とエキゾチックな量子状態と位相の探索のための強力なツールとしてVBを確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.892894767562499
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Ultracold atoms, typically manipulated by scalar beams with uniform polarization, have propelled advances in quantum simulation, computation, and metrology. Yet, vector beams (VBs) -- structured light with spatially varying polarization -- remain unexplored in this context, despite their enhanced tunability and broad optical applications. Here, we demonstrate a novel scheme to generate synthetic gauge fields in ultracold atoms via VB-mediated coupling of internal states. This approach enables angular stripe phases across an expanded parameter range, achieving a three-order-of-magnitude enhancement in the phase diagram and facilitating experimental observation. We further present an all-optical method to create topologically nontrivial giant skyrmions in spin space, with tunable topology governed by VB parameters. Our findings establish VBs as powerful tools for quantum control and the exploration of exotic quantum states and phases.
• Abstract（参考訳）: 通常、均一な偏光を持つスカラービームによって操作される超低温原子は、量子シミュレーション、計算、気象学の進歩を推進している。 しかし、ベクトルビーム(VB)(空間的に異なる偏光を持つ構造光)はこの文脈では明らかにされていない。 本稿では、VBを介する内部状態のカップリングにより、超低温原子中の合成ゲージ場を生成する新しい手法を示す。 このアプローチは、拡張されたパラメータ範囲をまたいだ角ストライプ位相を可能にし、位相図の3次拡大を実現し、実験的な観察を容易にする。 さらに、VBパラメータが支配する可変位相を用いて、スピン空間において位相的に非自明な巨大スカイミオンを生成するための全光学的手法を提案する。 我々の研究は、量子制御とエキゾチックな量子状態と位相の探索のための強力なツールとしてVBを確立した。

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