論文の概要: Electron dynamics induced by quantum cat-state light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.16801v1
• Date: Tue, 28 Jan 2025 09:05:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-29 16:40:12.541847
• Title: Electron dynamics induced by quantum cat-state light
• Title（参考訳）: 量子キャット状態光による電子動力学
• Authors: Shohei Imai, Atsushi Ono, Naoto Tsuji,
• Abstract要約: そこで本研究では,Schr"odingerの猫状態において,光学外界によって駆動される電子力学を効果的に記述する理論を提案する。 電子密度行列は、スダルシャン-グラウバー分布で重み付けられた平均$rho_alpha$の軌道上で進化することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We present an effective theory for describing electron dynamics driven by an optical external field in a Schr\"{o}dinger's cat state. We show that the electron density matrix evolves as an average over trajectories $\{\rho_\alpha\}$ weighted by the Sudarshan--Glauber $P$ distribution $P(\alpha)$ in the weak light--matter coupling regime. Each trajectory obeys an equation of motion, $\mathrm{i} \partial_t\rho_\alpha=\mathcal{H}_{\alpha} \rho_\alpha-\rho_\alpha\mathcal{H}_{\alpha}$, where an effective Hamiltonian $\mathcal{H}_{\alpha}$ becomes non-Hermitian due to quantum interference of light. The optical quantum interference is transferred to electrons through the asymmetric action between the ket and bra state vectors in $\rho_{\alpha}$. This non-Hermitian dynamics differs from the conventional one observed in open quantum systems, described by $\mathrm{i} \partial_t\rho=\mathcal{H}\rho-\rho \mathcal{H}^\dagger$, which has complex conjugation in the second term. We confirm that the results of the effective theory agree with those of full electron--photon system simulations for the few-electron Dicke model, demonstrating experimental accessibility to exotic non-Hermitian dynamics.
• Abstract（参考訳）: 我々は、Schr\"{o}dinger's cat stateにおいて、光学外界によって駆動される電子力学を記述する効果的な理論を提案する。 電子密度行列は、スダルシャンによって重み付けされた平均$\{\rho_\alpha\}$で進化し、弱い光-物質結合系では$P(\alpha)$で分布することが示される。 それぞれの軌道は運動方程式に従う: $\mathrm{i} \partial_t\rho_\alpha=\mathcal{H}_{\alpha} \rho_\alpha-\rho_\alpha\mathcal{H}_{\alpha}$ ここで有効ハミルトニアン$\mathcal{H}_{\alpha}$は光の量子干渉により非エルミートとなる。 光量子干渉は、$\rho_{\alpha}$のケケットとブラ状態ベクトルの間の非対称作用によって電子に伝達される。 この非エルミート力学は、オープン量子系で観測される従来の力学と異なり、$\mathrm{i} \partial_t\rho=\mathcal{H}\rho-\rho \mathcal{H}^\dagger$で表される。 実効理論の結果は、少数電子ディックモデルに対する全電子-光子系シミュレーションの結果と一致し、エキゾチック非エルミート力学への実験的アクセシビリティを実証する。

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